CN105629997A - 红外循迹超声测距智能消防小车 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种红外循迹超声测距智能消防小车，其包括车体，其还包括智能控制系统，所述智能控制系统包括主控制器、红外传感模块、超声波传感模块、火焰传感模块、步进电机驱动机构、灭火机构、显示模块、声光提示模块和电源模块；所述主控制器为采用单一电源模块供电；所述步进电机驱动机构的包括步进电机和步进电机驱动模块；灭火机构包括灭火风扇和风扇控制模块；所述红外传感模块、超声波传感模块、火焰传感模块向主控制器单向传输信号，所述主控制器向步进电机驱动模块、风扇控制模块、显示模块、声光提示模块单向传输信号。本发明主要完成在180cm×120cm的方格中寻找火焰并用风扇吹灭，而且可以在最短的时间内返回车库的任务。
Description
技术领域
本发明涉及一种电动消防小车，特别涉及一种红外循迹超声测距智能消防小车。
背景技术
随着科学技术的进步与发展，消防车也得到了较大的改进，但就我国而言，直到1916年才拥有通过汽车改装的消防车，然而在之后的时间里，消防车始终无法脱离人工的操作。目前人工智能被广泛运用于各个领域，也取得了很多令人瞩目的成果。人工智能是一门研究人类智能机理和如何运用计算机模拟人类智能活动的学科。智能机器的研究与发展大大促进了人工智能的思想和技术的发展与进步。消防车的智能化是一种发展趋势，可以减轻人的负担。中国专利(申请号2013106043858)公开了一种电动消防车供水灭火系统，虽然涉及电动车消防车的附属装置，但没有给出整车的系统设计；中国专利(申请号2012102122610)公开了一种电动消防车车厢布置方式，仅仅涉及了电动消防车车厢的布置方式，只能作为智能电动消防车的一部分技术参考，并非智能控制电动消防车的技术核心。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何克服现有技术的上述缺陷，提供一种红外循迹超声测距智能消防小车。
为解决上述技术问题，本红外循迹超声测距智能消防小车，包括车体，其还包括智能控制系统，所述智能控制系统包括主控制器、红外传感模块、超声波传感模块、火焰传感模块、步进电机驱动机构、灭火机构、显示模块、声光提示模块和电源模块；所述主控制器为MC9S12XS128单片机，其采用单一电源模块供电；所述步进电机驱动机构的包括步进电机和步进电机驱动模块，其中步进电机驱动模块由L298N芯片作为驱动芯片，其内部包含四通道逻辑驱动电路，通过改变四通道逻辑驱动电路输出来改变步进电机的相序，来控制步进电机的前进、后退和停止，通过改变定时四通道逻辑驱动电路中断的时间来控制不仅电机的速度；灭火机构包括灭火风扇和风扇控制模块；所述红外传感模块、超声波传感模块、火焰传感模块向主控制器单向传输信号，所述主控制器向步进电机驱动模块、风扇控制模块、显示模块、声光提示模块单向传输信号。如此设计，采用两相四线式电机控制小车的运动，最小步进角为0.9度，因此能实现小车的精确控制，而且当不给步进电机发送脉冲的时候，能实现自锁，从而能较好的实现小车及时停车的目的，而且该型号步进电机加驱动器后与单片机接口简单，控制方便；采用L298N作为步进电机的驱动芯片，内部包含4通道逻辑驱动电路，可以直接用单片机的I/O口提供控制信号，而且电路简单，可以方便的驱动一个两相步进电机，且做成模块后安装比较方便，且控制比较简单。
作为优化，所述电源模块包括3.3V稳压电源和5V稳压电源，其中5V稳压电源采用LM2576开关电源，由7.4V电源获得5V的稳压值；3.3V稳压电源采用LM1117用5V获得3.3V的稳压值。
作为优化，所述红外传感模块设置在所述车体表面，由红外发射管与HS0038红外接收管组成，来检测地面黑线以及车体避障。如此设计，红外传感模块于车体上共安装上下两排传感器，下排三对主要用来检测小车经过的路面黑线，在没有检测到黑线时HS0038输出保持低电平，当检测到黑线时输出立刻由低变高，并将其输出接至单片机的PE口进行分析处理。上排共安装5对，主要用来检测车体的前方及两边是否有障碍物；在没有障碍物时输出为高电平，检测到障碍物时输出变为低电平。
作为优化，所述火焰传感模块采用普通的红外接收管作为火焰检测元件，并将其设计成半圆状安装于车体的前上方。如此设计，并巧妙地将各红外接收管调整成适当的角度以方便火焰的检测；该红外接收管检测火焰的原理如下：其当没有检测到光照时输出为0V，随着光线的增强其电压输出值也相应的增大，在该电路中，将其中7个接收管的输出接至比较器的输入端，并将比较器的输出接至单片机的PT口，另外6个接收管的输出接至单片机的AD口；当检测到火焰时，单片机控制舵机转到火焰所在的位置，并通过其上固定的超声波传感器来检测车体与蜡烛的距离小于10cm时，打开风扇吹灭蜡烛。
作为优化，所述显示模块采用Nokia5110显示屏，由主控制器控制，显示红外传感模块的红外检测情况以及火焰传感模块的检测情况。如此设计，显示模块采取图形显示的方式，使传感器返回的现象更加容易观察，同时更加方便各个传感器模块的调试；该模块用到的是Nokia5110显示屏，其供电电压为3.3V，通过编写相应的显示程序使其显示传感器返回的数据，其中包括路面黑线的检测结果、障碍物的检测结果以及火焰的检测结果。
本发明一种红外循迹超声测距智能消防小车结构简单、成本低廉、设计巧妙、安全智能，采用飞思卡尔16位微控制器MC9S12XS128单片机作为消防电动小车的控制核心，主要完成在180cm×120cm的方格中寻找火焰并用风扇吹灭，而且可以在最短的时间内返回车库的任务。
附图说明
下面结合附图对本发明一种红外循迹超声测距智能消防小车作进一步说明：
图1是本红外循迹超声测距智能消防小车的智能控制系统线框图；
图2是本红外循迹超声测距智能消防小车的步进电机驱动模块L298N驱动电路图；
图3是本红外循迹超声测距智能消防小车的3.3V稳压电源电路图；
图4是本红外循迹超声测距智能消防小车的3.3V稳压电源电路图；
图5是本红外循迹超声测距智能消防小车的红外发射接收HS0038电路图；
图6是本红外循迹超声测距智能消防小车的火焰传感模块电路图；
图7是本红外循迹超声测距智能消防小车的显示模块电路图；
图8是本红外循迹超声测距智能消防小车的主程序流程图。
具体实施方式
如图1、2所示，本红外循迹超声测距智能消防小车，包括车体，其还包括智能控制系统，所述智能控制系统包括主控制器、红外传感模块、超声波传感模块、火焰传感模块、步进电机驱动机构、灭火机构、显示模块、声光提示模块和电源模块；所述主控制器为MC9S12XS128单片机，其采用单一电源模块供电；所述步进电机驱动机构的包括步进电机和步进电机驱动模块，其中步进电机驱动模块由L298N芯片作为驱动芯片，其内部包含四通道逻辑驱动电路，通过改变四通道逻辑驱动电路输出来改变步进电机的相序，来控制步进电机的前进、后退和停止，通过改变定时四通道逻辑驱动电路中断的时间来控制不仅电机的速度；灭火机构包括灭火风扇和风扇控制模块；所述红外传感模块、超声波传感模块、火焰传感模块向主控制器单向传输信号，所述主控制器向步进电机驱动模块、风扇控制模块、显示模块、声光提示模块单向传输信号。如此设计，采用两相四线式电机控制小车的运动，最小步进角为0.9度，因此能实现小车的精确控制，而且当不给步进电机发送脉冲的时候，能实现自锁，从而能较好的实现小车及时停车的目的，而且该型号步进电机加驱动器后与单片机接口简单，控制方便；采用L298N作为步进电机的驱动芯片，内部包含4通道逻辑驱动电路，可以直接用单片机的I/O口提供控制信号，而且电路简单，可以方便的驱动一个两相步进电机，且做成模块后安装比较方便，且控制比较简单。
如图3、4所示，所述电源模块包括3.3V稳压电源和5V稳压电源，其中5V稳压电源采用LM2576开关电源，由7.4V电源获得5V的稳压值；3.3V稳压电源采用LM1117用5V获得3.3V的稳压值。
如图5所示，所述红外传感模块设置在所述车体表面，由红外发射管与HS0038红外接收管组成，来检测地面黑线以及车体避障。如此设计，红外传感模块于车体上共安装上下两排传感器，下排三对主要用来检测小车经过的路面黑线，在没有检测到黑线时HS0038输出保持低电平，当检测到黑线时输出立刻由低变高，并将其输出接至单片机的PE口进行分析处理。上排共安装5对，主要用来检测车体的前方及两边是否有障碍物；在没有障碍物时输出为高电平，检测到障碍物时输出变为低电平。
如图6所示，所述火焰传感模块采用普通的红外接收管作为火焰检测元件，并将其设计成半圆状安装于车体的前上方。如此设计，并巧妙地将各红外接收管调整成适当的角度以方便火焰的检测；该红外接收管检测火焰的原理如下：其当没有检测到光照时输出为0V，随着光线的增强其电压输出值也相应的增大，在该电路中，将其中7个接收管的输出接至比较器的输入端，并将比较器的输出接至单片机的PT口，另外6个接收管的输出接至单片机的AD口；当检测到火焰时，单片机控制舵机转到火焰所在的位置，并通过其上固定的超声波传感器来检测车体与蜡烛的距离小于10cm时，打开风扇吹灭蜡烛。
如图7所示，所述显示模块采用Nokia5110显示屏，由主控制器控制，显示红外传感模块的红外检测情况以及火焰传感模块的检测情况。如此设计，显示模块采取图形显示的方式，使传感器返回的现象更加容易观察，同时更加方便各个传感器模块的调试；该模块用到的是Nokia5110显示屏，其供电电压为3.3V，通过编写相应的显示程序使其显示传感器返回的数据，其中包括路面黑线的检测结果、障碍物的检测结果以及火焰的检测结果。
如图8所示，本发明采用飞思卡尔16位微控制器MC9S12XS128单片机作为消防电动小车的控制核心，主要完成在180cm×120cm的方格中寻找火焰并用风扇吹灭，而且可以在最短的时间内返回车库的任务。
上述实施方式旨在举例说明本发明可为本领域专业技术人员实现或使用，对上述实施方式进行修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，故本发明包括但不限于上述实施方式，任何符合本权利要求书或说明书描述，符合与本文所公开的原理和新颖性、创造性特点的方法、工艺、产品，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种红外循迹超声测距智能消防小车，包括车体，其特征是：还包括智能控制系统，所述智能控制系统包括主控制器、红外传感模块、超声波传感模块、火焰传感模块、步进电机驱动机构、灭火机构、显示模块、声光提示模块和电源模块；所述主控制器为MC9S12XS128单片机，其采用单一电源模块供电；所述步进电机驱动机构的包括步进电机和步进电机驱动模块，其中步进电机驱动模块由L298N芯片作为驱动芯片，其内部包含四通道逻辑驱动电路，通过改变四通道逻辑驱动电路输出来改变步进电机的相序，来控制步进电机的前进、后退和停止，通过改变定时四通道逻辑驱动电路中断的时间来控制不仅电机的速度；灭火机构包括灭火风扇和风扇控制模块；所述红外传感模块、超声波传感模块、火焰传感模块向主控制器单向传输信号，所述主控制器向步进电机驱动模块、风扇控制模块、显示模块、声光提示模块单向传输信号。
2.根据权利要求1所述的红外循迹超声测距智能消防小车，其特征是：所述电源模块包括3.3V稳压电源和5V稳压电源，其中5V稳压电源采用LM2576开关电源，由7.4V电源获得5V的稳压值；3.3V稳压电源采用LM1117用5V获得3.3V的稳压值。
3.根据权利要求1所述的红外循迹超声测距智能消防小车，其特征是：所述红外传感模块设置在所述车体表面，由红外发射管与HS0038红外接收管组成，来检测地面黑线以及车体避障。
红外传感模块共五组，其中两组设置在在所述车体下部共安装上下两排传感器，下排三对主要用来检测小车经过的路面黑线，在没有检测到黑线时HS0038输出保持低电平，当检测到黑线时输出立刻由低变高，并将其输出接至单片机的PE口进行分析处理。上排共安装5对，主要用来检测车体的前方及两边是否有障碍物。在没有障碍物时输出为高电平，检测到障碍物时输出变为低电平。其电路图如附录图5所示。
4.根据权利要求1所述的红外循迹超声测距智能消防小车，其特征是：所述火焰传感模块采用普通的红外接收管作为火焰检测元件，并将其设计成半圆状安装于车体的前上方。
并巧妙地将各红外接收管调整成适当的角度以方便火焰的检测。该红外接收管检测火焰的原理如下：其当没有检测到光照时输出为0V，随着光线的增强其电压输出值也相应的增大，在该电路中，将其中7个接收管的输出接至比较器的输入端，并将比较器的输出接至单片机的PT口，另外6个接收管的输出接至单片机的AD口，其电路图如附录图6和图7所示。当检测到火焰时，单片机控制舵机转到火焰所在的位置，并通过其上固定的超声波传感器来检测车体与蜡烛的距离小于10cm时，打开风扇吹灭蜡烛。
5.根据权利要求4所述的红外循迹超声测距智能消防小车，其特征是：所述显示模块采用Nokia5110显示屏，由主控制器控制，显示红外传感模块的红外检测情况以及火焰传感模块的检测情况。
该显示模块采取图形显示的方式，使传感器返回的现象更加容易观察，同时更加方便各个传感器模块的调试。该模块用到的是Nokia5110显示屏，其供电电压为3.3V，通过编写相应的显示程序使其显示传感器返回的数据，其中包括路面黑线的检测结果、障碍物的检测结果以及火焰的检测结果。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160601 |