基于单片机的灭火机器人设计

2 系统硬件设计

2.1 单片机
单片机是一种微处理器，同时它也是一个系统的核心，有超大规模的集成电路技术，主要将中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能集成到一起构成一个完整的计算机系统[7]。
本项目选用的STC89C52RC单片机，该单片机价格低廉，易于操作，使用较为广泛，同时，它是STC89C51的增强型，综合考虑本设计的实际需求，选择STC89C52RC作为主控芯片。
STC89C52RC是双列直插式40管脚的芯片，其外部有32个端口可供用户使用，其引脚如图2.1所示。

图2.1 STC89C52RC引脚图

3 系统软件设计

3.1 系统软件开发环境
本项目软件方面设计主要是使用Keil μVision4实现的，其系统是由C语言来进行编程的，最后生成.hex文件。项目下载到单片机前编译要显示成功，才可以进行软件和单片机串口连接将所编写的程序下载到单片机里。Keil C51软件可提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具。使用C语言编程时，Keil是最实用的软件[14]，程序编译界面如图3.1所示。

图3.1 Keil的程序编译界面
3.2 系统总程序设计
主程序为一个系统的设计主干，它可决定灭火机器人的主要工作内容。每个功能的实现还需要调用具体的子程序来运行[15]。智能灭火机器人主要工作过程为：电源给电系统初始化，灭火机器人开始根据黑色轨迹线路进行行走，火焰传感器感应到火焰的位置，一定距离开始后，风扇开始旋转，直到将火焰扑灭，火焰扑灭后，风扇将持续一段时间转动后再停止，然后小车再开始继续前进寻找下一处火焰。系统主程序流程图如图3.2所示。

图3.2 系统主程序流程图

4 项目调试

4.1 硬件调试
硬件调试前我们需要焊接电路板，按照硬件高矮进行统一焊接，焊接时尽量使用焊锡进行连线，为了避免焊接错误，要对每一条焊接线路进行检查，最后进行接线处理，注意正负极接线。硬件调试主要分为五部分，分别为电路的检查、通电观察、静态调试、动态调试和指标测试[18]。
在动手操作过程中有很多问题一直阻碍小车正常的灭火运行，主要遇到的问题是：
1.传感器不工作，或者时好时坏，主要是传感器正负极连线问题，接反则不会转动，还有连接线是否接触正常，还有传感器内部是否发生短路、断路等问题，导致不导通；
2.单片机下载程序时，一定要进行冷启动，否则程序下载不成功，冷启动后，如果软件一直显示正在检测单片机，主要原因是没有选择对应的COM口或者电量不充足；
3.传感器灵敏度的调节，主要调节传感器电位器，或者调节电阻，反复实验根据LED灯的亮度来找到传感器最合适的状态，便于小车更好的运行。
4.2 软件调试
本项目使用的单片机型号为STC89C52RC系列，这个系列的单片机应用非常广泛，编译语言以C语言为主。Keil μVision4软件如图4.1所示。

图4.1 Keil μVision4
4.3 实物调试
本项目主要通过硬件与软件的结合，实现小车循迹灭火。首先我们要测试小车循迹行走，在无火焰时，小车可一直按照所设定轨迹行走，如图4.3所示。其次还要测试灭火小车的主要功能——灭火，在火焰出现时小车停下，风扇转动，扑灭火源，如图4.4所示。

图4.3 循迹运动

图4.4 风扇灭火

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