一種家用智能消防車控制系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種家用智能消防車控制系統，包括循跡模塊、尋火模塊、滅火模塊、報警模塊、電機驅動模塊和MCU控制模塊，循跡模塊分別連接MCU控制模塊和電機驅動模塊，尋火模塊連接MCU控制模塊，MCU控制模塊分別連接滅火模塊、報警模塊、電機驅動模塊，電機驅動模塊連接消防車的驅動電機；尋火模塊識別火焰，發送信號給MCU控制模塊，循跡模塊識別障礙和火源位置，經過比較，傳送信號給MCU控制模塊，MCU控制模塊通過電機驅動模塊控制消防車的驅動電機，同時控制報警模塊發出報警聲音，滅火模塊進行滅火。與現有技術相比，消防車可以在本發明控制系統的控制下，能夠自動地發現火源、循跡、報警以及滅火。
【專利說明】一種家用智能消防車控制系統 【技術領域】
[〇〇〇1] 本發明涉及一種消防車控制系統，尤其是涉及一種家用智能消防車控制系統。 【背景技術】
[0002] 自第一臺工業機器人誕生以來，機器人的發展已經遍及機械、電子、冶金、交通、宇 航、國防等領域。近年來機器人的智能水平不斷提高，并且迅速地改變著人們的生活方式。 人們在不斷探討、改造、認識自然的過程中，制造能替代人們工作的機器一直是人類的夢 想。
[0003] 其中智能消防車可以作為機器人的典型代表。其需要實現自動導引功能和避障功 能就必須要感知導引線和障礙物，實現自動識別路線，選擇正確的行進路線，使用傳感器感 知路線并判斷和做出相應的執行動作。智能消防車設計與開發涉及控制、模式識別、傳感技 術、汽車電子、電氣、計算機、機械等多個學科。它可以分為三大部分：傳感器檢測部分，執行 部分，CPU。現今的智能消防車發展很快，其基本可實現循跡、避障、檢測貼片，尋光入庫、避 崖等基本功能，有向聲控系統發展的趨勢。
[0004] 查閱導致歷年火災發生的資料，根據其中數據統計分析可以清晰的發現大部分火 災的發生是由于對室內易燃物品擺放的疏忽，并且在目前的市場中沒有一種比較適合家用 防范火災發生的工具。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種能夠實現良好 的家用智能消防車控制系統。
[0006] 本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：
[0007] -種家用智能消防車控制系統，包括循跡模塊、尋火模塊、滅火模塊、報警模塊、電 機驅動模塊和MCU控制模塊，所述的循跡模塊分別連接MCU控制模塊和電機驅動模塊，所 述的尋火模塊連接MCU控制模塊，所述的MCU控制模塊分別連接滅火模塊、報警模塊、電機 驅動模塊，所述的電機驅動模塊連接消防車的驅動電機；
[0008] 尋火模塊識別是否有火焰，若發現火焰，發送信號給MCU控制模塊，循跡模塊識別 障礙和火源位置，經過比較，發送信號給MCU控制模塊，MCU控制模塊由C語言編程實現，MCU 控制模塊向電機驅動模塊發送信號，電機驅動模塊控制驅動電機的轉動，使消防車移動到 火源位置，且MCU控制模塊分別向報警模塊和滅火模塊發送信號，報警模塊發出報警聲音， 滅火模塊進行滅火，當滅火完成后，MCU控制模塊通過電機驅動模塊控制驅動電機的轉動， 使消防車回到原先位置。
[0009] 所述的循跡模塊包括紅外光電傳感器和比較器，所述的紅外光電傳感器為四個， 連接MCU控制模塊，所述的比較器的輸入端分別連接MCU控制模塊的輸出端和電機驅動模 塊，輸出端連接MCU控制模塊的輸入端，當前面有障礙或火源時，紅外光電傳感器輸出信號 向MCU控制模塊發送，比較器將電機驅動模塊的反饋信號與MCU控制模塊輸出的電機控制 信號進行比較，獲得消防車行駛的避障和循跡信號，再將其反饋輸入MCU控制模塊。
[〇〇1〇] 所述的尋火模塊采用紅外傳感器，所述的紅外傳感器為三個，連接MCU控制模塊， 紅外傳感器對火焰產生感應，向MCU控制模塊發送發現火焰的信號。
[0011] 所述的滅火模塊包括開關電路、繼電器K、微型電動機％和滅火器，所述的開關電 路分別連接MCU控制模塊和繼電器K，所述的繼電器K連接微型電動機M 3，所述的微型電動 機M3通過拉繩連接滅火器的開關，開關電路接收MCU控制模塊控制信號后導通電路，繼電 器K向微型電動機M 3供電，微型電動機M3轉動后通過拉繩打開滅火器的開關。
[0012] 所述的報警模塊采用壓電蜂鳴器。
[0013] 所述的電機驅動模塊采用電機驅動芯片L298N，控制驅動電機轉動。
[0014] 所述的MCU控制模塊采用單片機AT89S52,采用C語言編程實現控制。
[0015] 還包括A/D轉換器，輸入端分別連接紅外光電傳感器和尋火模塊，輸出端連接MCU 控制模塊。
[0016] 所述的A/D轉換器采用芯片ADC0809。
[〇〇17] 與現有技術相比，本發明具有以下優點：
[0018] 1)本發明不僅能夠在發現火情時實時報警，而且還能夠自動循跡尋找火源，并撲 滅火源，達到控制實現撲滅火源的目的。整個控制系統是以MCU控制模塊為控制核心的，采 用單片機AT89S52,而單片機分別控制循跡模塊、報警模塊、電機驅動模塊、尋火模塊、滅火 模塊。單片機首先應該收集信號，再處理這些收集到信號，然后再發送這些處理過的信號給 各個模塊控制的執行器，控制相應的執行器做出相應的動作，從而完成了單片機的整個控 制。
[0019] 2)本發明中比較器將電機驅動模塊的反饋信號與MCU控制模塊輸出的電機控制 信號進行比較，經過比較后，從而更加精確地控制電機。
[0020] 3)本發明通過在MCU控制模塊上寫入的C語言程序實現控制消防車，消防車滅火 之后能夠自動回到原先位置，方便進行下一次的循跡、預警、滅火。
[0021] 4)本發明適用于家用智能消防車，控制系統設計成本低，通用性非常強，可以進行 移植。 【專利附圖】
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發明家用智能消防車控制系統的結構示意圖；
[0023] 圖2為本發明家用智能消防車控制系統的電路示意圖；
[0024] 圖3為本發明控制系統的流程圖。
[0025] 圖中：1、循跡模塊，2、尋火模塊，3、滅火模塊，4、報警模塊，5、電機驅動模塊，6、MCU 控制模塊，7、A/D轉換器，8、紅外光電傳感器，9、比較器。 【具體實施方式】
[0026] 下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。本實施例以本發明技術方案 為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于 下述的實施例。
[0027] 如圖1所示，將家用智能消防車控制系統安裝在消防車上，消防車有兩個驅動電 機Mi、M2，包括循跡模塊1、尋火模塊2、滅火模塊3、報警模塊4、電機驅動模塊5和MCU控制 模塊6,循跡模塊1包括四個紅外光電傳感器8和一個比較器9,尋火模塊2包括三個紅外 傳感器，報警模塊4包括壓電蜂鳴器LSI、電阻R 3、NPN型三極管Q2，滅火模塊3包括電阻札、 電阻R2、NPN型三極管％、PNP型三極管％、二極管、繼電器和電動機M 3，電機驅動模塊5采 用電機驅動芯片L298N，MCU控制模塊6采用單片機AT89S52、電阻R9、開關Si、電容IQ、電 阻R 1(l，還包括A/D轉換器7,采用芯片ADC0809。
[0028] 如圖2所示，以下是具體各器件、芯片之間連接方式：
[0029] 循跡模塊1分別連接MCU控制模塊6和電機驅動模塊5，尋火模塊2連接MCU控制 模塊6,即：循跡模塊1中的紅外光電傳感器8、尋火模塊2均分別連接MCU控制模塊6,其 中，A/D轉換器7輸入端分別連接紅外光電傳感器8和尋火模塊2,輸出端連接MCU控制模 塊6,具體為：四個紅外光電傳感器8分別連接ADC0809的引腳IN 3、IN4、IN5、IN6，三個紅外 傳感器分別連接ADC0809的引腳INpIN^INyADCOSOg的引腳04、05、06、07均連接單片機 AT89S52的引腳?\，為紅外光電傳感器信號輸入，引腳DQ、Di、D2均連接單片機AT89S52的引 腳?；，為紅外傳感器信號輸入。紅外光電傳感器8采集的信號和紅外傳感器采集的火焰信 號經過ADC0809的A/D轉換，傳送給單片機AT89S52,實現循跡和尋火功能；
[0030] 同時，循跡模塊1中的比較器9的輸入端分別連接MCU控制模塊6的輸出端和電 機驅動模塊5,輸出端連接MCU控制模塊6的輸入端，具體為：比較器9輸入端連接單片機 AT89S52的輸出端引腳P0. 2、P0. 3、P0. 4、P0. 5,以及對應電機驅動芯片L298N的引腳IN1、 IN2、IN3、IN4,將L298N的反饋信號與單片機輸出的驅動電機轉向控制信號進行比較，獲得 循跡信號，比較器9輸出端連接單片機AT89S52的輸入端引腳P1.0、P1. 1、P1.2、P1.3,經過 比較后，可以更好的控制驅動電機。
[0031] 滅火模塊3連接MCU控制模塊6,具體為：電阻札的一端連接單片機AT89S52的引 腳P2. 4,另一端連接NPN型三極管％的基極，NPN型三極管％的發射極接地，集電極分別 連接電阻R2的一端、PNP型三極管％的基極，電阻R 2的另一端、PNP型三極管％的發射極 均分別連接電源VCC，PNP型三極管％的集電極分別連接繼電器K的引腳a、二極管Di的陰 極，二極管Di的陽極、繼電器K的引腳b均分別連接大地，繼電器K的引腳c連接電源VCC， 引腳d連接微型電動機M 3的正極，微型電動機M3的負極接地，微型電動機M3通過拉繩連接 滅火器的開關。單片機AT89S52引腳P2. 4為高電平時，QpQ^K導通，即由三極管構成的開 關電路和繼電器K導通，微型電動機M3轉動，開啟滅火器的開關，進行滅火。
[0032] 報警模塊4連接MCU控制模塊6,具體為：電阻R3的一端連接單片機AT89S52的引 腳P2. 3,另一端連接NPN型三極管Q2的基極，NPN型三極管Q2的發射極接地，集電極連接 壓電蜂鳴器LSI的引腳SPK，壓電蜂鳴器LSI的引腳SP1接電源VCC。單片機AT89S52引腳 P2. 3為高電平時，Q2導通，壓電蜂鳴器LSI鳴響，實現報警功能。
[0033] 電機驅動模塊5分別連接MCU控制模塊6和消防車的驅動電機札、M2，具體為：電 機驅動芯片L298N的輸入端連接單片機AT89S52,接收控制信號，具體為：芯片L298N的引 腳ΕΝΑ、ΕΝ B分別對應連接單片機AT89S52的引腳P0. 0、P0. 1，為控制驅動電機的調速信 號輸入，芯片L298N的引腳INI、ΙΝ2、ΙΝ3、ΙΝ4分別對應連接單片機AT89S52的引腳Ρ0. 2、 ΡΟ. 3、Ρ0. 4、Ρ0. 5,為控制驅動電機轉向的信號輸入；芯片L298N的輸出端引腳0UTU0UT2連 接驅動電機Α，輸出端引腳0UT3、0UT4連接驅動電機Μ 2。電機驅動芯片L298N接收單片機 AT89S52的控制命令進而控制驅動電機的正轉和反轉，實現消防車的前進、后退、左轉、右轉 等動作。
[0034] MCU控制模塊6包括單片機AT89S52及其周圍電路，復位電路包括：單片機 AT89S52的引腳RESET分別連接電阻R 9、電阻R1Q、電容IQ的負極，電阻R9的另一端連接開 關Si的一端，開關Si的另一端分別連接電源VCC和電容IQ的正極，電阻R 1(l的另一端連接 大地，通過開關S1可以進行單片機AT89S52的復位。
[0035] 其中，札=R2 = 4. 7k Ω，R3 = 2k Ω，R9 = lk Ω，R10 = 10K Ω，IQ = 10 μ f。
[0036] 如圖3所示，家用智能消防車控制系統的工作過程為：首先應該對單片機AT89S52 進行初始化，當能夠識別火焰的紅外傳感器發現火源的信號時，并將該信號轉化成電壓 信號，再把這個電壓信號輸入給芯片數據轉換用的ADC0809,把電壓信號轉化成單片機 AT89S52可識別的數字信號，然后輸入給單片機AT89S52,從而可以控制電機驅動芯片，而 電機驅動芯片控制驅動電機啟動，驅動電機啟動后，通過裝在消防車上的紅外光電傳感器8 可以找出火源的位置，通過控制驅動電機左轉、右轉、或者前進、后退，使消防車向火源地點 移動。當到達火源正前方時，打開滅火器自動開關并且發出報警的聲音，然后再開始對火源 進行滅火，直到火源滅了，消防車才會進行循跡，單片機AT89S52并進行復位。從而單片機 AT89S52完成了整個消防車智能滅火的控制。其中，單片機的控制程序采用C語言編程實 現，通過引用單片機上的編程引腳寫入，控制程序具體如下：
【權利要求】
1. 一種家用智能消防車控制系統，其特征在于，包括循跡模塊（1)、尋火模塊（2)、滅火 模塊（3)、報警模塊（4)、電機驅動模塊（5)和MCU控制模塊￠)，所述的循跡模塊（1)分別 連接MCU控制模塊（6)和電機驅動模塊（5)，所述的尋火模塊（2)連接MCU控制模塊（6)， 所述的MCU控制模塊（6)分別連接滅火模塊（3)、報警模塊（4)、電機驅動模塊（5)，所述的 電機驅動模塊（5)連接消防車的驅動電機； 尋火模塊（2)識別是否有火焰，若發現火焰，發送信號給MCU控制模塊￠)，循跡模塊 (1)識別障礙和火源位置，經過比較，發送信號給MCU控制模塊（6)，MCU控制模塊（6)由C 語言編程實現，MCU控制模塊￠)向電機驅動模塊（5)發送信號，電機驅動模塊（5)控制驅 動電機的轉動，使消防車移動到火源位置，且MCU控制模塊（6)分別向報警模塊（4)和滅火 模塊（3)發送信號，報警模塊（4)發出報警聲音，滅火模塊（3)進行滅火，當滅火完成后， MCU控制模塊（6)通過電機驅動模塊（5)控制驅動電機的轉動，使消防車回到原先位置。
2. 根據權利要求1所述的一種家用智能消防車控制系統，其特征在于，所述的循跡模 塊（1)包括紅外光電傳感器（8)和比較器（9)，所述的紅外光電傳感器（8)為四個，連接MCU 控制模塊￠)，所述的比較器（9)的輸入端分別連接MCU控制模塊（6)的輸出端和電機驅動 模塊（5)，輸出端連接MCU控制模塊（6)的輸入端，當前面有障礙或火源時，紅外光電傳感 器⑶輸出信號向MCU控制模塊（6)發送，比較器（9)將電機驅動模塊（5)的反饋信號與 MCU控制模塊（6)輸出的電機控制信號進行比較，獲得消防車行駛的避障和循跡信號，再將 其反饋輸入MCU控制模塊（6)。
3. 根據權利要求1所述的一種家用智能消防車控制系統，其特征在于，所述的尋火模 塊（2)采用紅外傳感器，所述的紅外傳感器為三個，連接MCU控制模塊（6)，紅外傳感器對火 焰產生感應，向MCU控制模塊（6)發送發現火焰的信號。
4. 根據權利要求1所述的一種家用智能消防車控制系統，其特征在于，所述的滅火模 塊⑶包括開關電路、繼電器K、微型電動機％和滅火器，所述的開關電路分別連接MCU控 制模塊（6)和繼電器K，所述的繼電器K連接微型電動機％，所述的微型電動機％通過拉繩 連接滅火器的開關，開關電路接收MCU控制模塊（6)控制信號后導通電路，繼電器K向微型 電動機M 3供電，微型電動機M3轉動后通過拉繩打開滅火器的開關。
5. 根據權利要求1所述的一種家用智能消防車控制系統，其特征在于，所述的報警模 塊⑷采用壓電蜂鳴器。
6. 根據權利要求1所述的一種家用智能消防車控制系統，其特征在于，所述的電機驅 動模塊（5)采用電機驅動芯片L298N，控制驅動電機轉動。
7. 根據權利要求1所述的一種家用智能消防車控制系統，其特征在于，所述的MCU控制 模塊（6)采用單片機AT89S52,采用C語言編程實現控制。
8. 根據權利要求2所述的一種家用智能消防車控制系統，其特征在于，還包括A/D轉 換器（7)，輸入端分別連接紅外光電傳感器（8)和尋火模塊（2)，輸出端連接MCU控制模塊 (6)。
9. 根據權利要求8所述的一種家用智能消防車控制系統，其特征在于，所述的A/D轉換 器（7)采用芯片ADC0809。
【文檔編號】A62C37/00GK104083840SQ201410366852
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月29日 優先權日:2014年7月29日
【發明者】胡招華, 宋新萍, 韓南南, 張藝聞, 黃恒 申請人:上海工程技術大學