火灾预警机器人设计 5 工作过程分析
5.1软件控制器的选择
采用Atmel公司的AT89S52单片机作为主控制器而用凌阳单片机作为辅助控AT89S52是一个低功耗，高性能的51内核的CMOS 8位单片机，片内含8k空间的可反复擦些1000次的Flash只读存储器，具有256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个IO口，2个16位可编程定时计数器。且该系列的51单片机可以不用烧写器而直接用串口或并口就可以向单片机中下载程序。
为了同时方便使用语音的播报和识别，我选择了SPCE061A精简开发板8 －61B板。61B板上配有喇叭插座、麦克风等。用户只需使用在线调试器，不用再外接任何器件即可以完成语音录放等功能。该精简系统板体积小，功能齐全，资源丰富。能够满足系统的要求。
Atmel公司的AT89S52是51内核的单片机。不用烧写器而只用串口或者并口就可以往单片机中下载程序。我们所设计的51最小系统板操作简单，使用方便。我们的自制下载线可以将并口转化为7线下载口。这样可以非常方便的实现通过PC机的并口往单片机中下载程序。51最小系统板及并口转下载线的示意图如图5-1所示：
图5.1 单片机与并口连线图
将并口线的1、14、15、16、17和RST、地线通过74LS373锁存器引出，做成七线下载头。其中并口的14、15和16引脚与单片机的P1口的5、6、7脚相连，再将所有的地共地。这样通过89S52的下载软件就可以方便的实现往S52中下载程序。
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5.2软件控制灭火机器人寻找火源流程图
图5.2 机器人沿右墙寻找火源流程图
(1)若正前距离很大，同时右前的距离稍小时，太靠近右墙，执行左转微调； (2)若正前距离很大，同时右前的距离稍大时，太靠近左墙，执行右转微调； (3)若正前距离很大，右前距离适中，就直行；
(4)若正前距离特别小，同时右前距离特别小时，使机器人稍后退可以防碰撞；
(5)若正前距离比较小，右前距离也比较小时，机器人左转； (6)右前距离很大时，机器人执行右转弯。
其中：(1)～(3)保证了在走直线时可以走直，通过不断调整，使机器人始终运行在距离墙10～15 cm的位置。(4)～(6)保证了机器人顺利拐弯和进房间。几种沿墙走配合使用就可以实现全部房间的遍历和回家，再加上灭火的模块就完成了整个灭火任务。
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5.3 避障行走灭火子程序流程图
图5.3 避障行走子程序流程图
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6 实际灭火问题
图6.1 灭火原理电路
如图6-1所示，其中VD3为接受红外线的二极管，R1，R2，R3为电阻，V1，
V2为NPN型晶体管，V3为PNP型晶体管，M为灭火用的风扇电动机，C1，C2为滤波电容。当用跳线将接口CHOOSE中的引脚1，2连接上，右侧电路就成为一个独立的灭火单元。下面就来具体分析一下这个独立灭火电路，当没有红外线照射到VD3上时，二极管关断，没有电流通过，风扇电动机不动，当有火源靠近二极管VD3时，随着距离的接近，VD3接收的红外线越来越多，当达到一个额定值时，VD3导通，通过VD3的电流被两极放大6以后用来控制电扇电动机的启动，这就是上述电路的原理。
但是实现的灭火工作是一个动态的过程。当二极管VD3接收到的红外线到达额定的数量时，灭火风扇将被启动，风扇工作以后，火焰在风扇的作用下变小，从而使二极管VD3接收不到足够的红外线。二极管因此将关断，而之前风扇工作不足以将火焰完全吹灭，火焰会逐渐恢复，当二极管VD3接收到的红外线达到额定数量时，风扇将继续启动，从而形成一个反复的过程。因此，上述电路不能起到真正的灭火作用。
为了提高电路的工作效率，如图6-1所示，在电阻R1两端并联了一个470uF的电容，用来增加风扇的工作时间，从而可以一次性地将火焰吹灭。加了一个电容后，当电源靠近红外线接收管VD3时，风扇并不会马上工作，需要给电容充电，电容充电是一个比较缓慢的过程，随着电容值的增加，充电时间逐渐变长，因此经过一段时间以后，电容两端的电压达到可以驱动电扇电动机工作时，风扇将工作一段时间，从而将火焰一次吹灭。如果火焰仍然死灰复燃，可以通过增大
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电容的电容量来实现灭火的功能。
前面介绍了一种如何用简单的元器件来组成一个自行灭火的电路的设计方法，但在实际应用中，这种方法受到电容充电时间的限制，不能实现实时性的控制。下面来接收介绍一种实时性的控制方法。
如图6-1所示，可以用跳线将接口CHOOSE中的引脚2，3接上，引脚3为单片机的一个引脚。用红外线检测管VD1和VD2同时做为火焰检测器件，将他们同时对准风扇的正前方。当风扇的正前方有火焰时，单片机会接收到二极管VD1和VD2同时导通的信号反馈，此时让单片机控制风扇工作一段时间，直到将火焰吹灭为止。这种方法的的好处是可以精确控制风扇电动机转动的时间，并且可以通过反复检测，知道将火焰吹灭为止，保证了灭火的成功率。
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