遥控消防车设计(本科)带开题报告题库试题.doc
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1、湖北工程学院新技术学院 本科毕业论文(设计)开题报告题 目 智能消防车 院 系 信息工程系 专 业 电子信息工程 学生姓名 学 号 2101234145 指导教师 职 称 副教授 2013 年 10 月 10 日一、 本课题的研究目的及意义 研究目的近代的消防车必须要消防人员在现场操作,从而致使消防过程中的危险程度非常之高,为了消防员救人时自身的安全,我们设计了这一款可以智能控制的消防车来降低危险系度,同时提高控制消防车救火时的灵活和开车时的稳定。它是无人员投入火灾现场必备的终端设备,是一种代替人员进入火灾现场灭火的设备。研究的意义 我们设计的智能消防车选用坦克作为底盘通过性好, 利用NRF无
2、线收发模块远程控制小车。可以实现无人员投入灭火,作品设计过程中将电子设计与化学相结合,达到最终的灭火目的。采用无线控制,减少人员投入火灾中减少伤亡。二、已了解的本课题国内外研究现状 长期以来,我国城市消防车多以普通商用底盘改装,普遍存在肢解式改装严重破坏原底盘完整性,安全性、可靠性明显下降,改装适应性差、驾乘室狭小、上下车不便等诸多问题。我国自行研制消防车虽然取得了一定的进展,但与发达国家相比,我们现代技术和新型材料在消防车中的应用还比较少其技术含量、功能和效率均落后于发达国家。 三、本课题的研究内容 本消防小车应用电子信息等高科技技术,提高小车的可靠性,采用C语言编程,对小车进行精确控制,使
3、小车能够灵活进入火灾现场;各个模块分工明确使其控制和维修方便。选用坦克作为底盘一遍适应各种环境。 利用无线收发模块远程控制小车减少人员投入和伤亡。 作品设计过程中将电子设计与化学相结合,达到高效灭火目的。四、 本课题研究的步骤、方法及进度安排(一)研究步骤及方法 第一,提出研究本阐明本文课题目的和意义,研究的主要内容。第二,基础理论,主要研究一款能够灵活控制,无线指导,能够适应各种环境,实现无人员投入火灾现场的消防车。第三,方案的选择,选择一种可行性方案进行设计。第四,根据设计方案进行实际电路的连接和软件的调试。第五,设计的改进思想和收获。第六部分,论文的最终撰写、修改、定稿及答辩。(二)研究
4、进度和安排 1、2013年7月2330号:收集与阅读整理材料。2、2013年7月9月:论文开题。3、2013年10月120号:仿真、软件调试和模型设计。4、2013年10月2130号:焊接电路,搭建模型平台。5、2013年11月19号:撰写论文。6、2013年11月1012月15号:论文修改定稿。7、2013年12月16号-12月20号:论文定稿,准备答辩五、 主要参考文献1 林伸茂.8051单片机彻底研究基础篇M.北京:人民邮电出版社,2003:24-153.2华成英,童诗白.模拟电子技术基础M 北京:高等教育出版社,20063 康华光等.电子技术基础第2版M.北京:高等教育出版社,2004
5、:10-156.4 胡汉才.单片机原理及其接口技术M. 北京:清华大学出版社,2006.5 曹巧媛.单片机原理及应用M.北京:电子工业出版社,2002.6 牛翌光.单片机原理及接口技术M.北京:电子工业出版社,2008:32-79.7 杨路明.C语言程序设计M.北京:北京邮电大学出版社,2005:52-268.8 麦山,皮佑国.基于单片机的协议红外遥控系统J.1998.9 陆东旭,甄钊博. 自制简单的51开发板J. 电子制作, 2008,(01) 10 吴金戌.8051单片机实践与应用研究M .北京:清华大学出版社,2002.11 彭军 传感器与检测技术 西安电子科技大学出版社 2003.11
6、 12化学反应原理 人民教育出版社 ISBN编号: 9787107176456 200713麦山,皮佑国.基于单片机的协议红外遥控系统J.1998.14 黄耀军,周云,严国萍.计算机红外无线互连的设计几实现J.2000.15谭浩强 C程序设计 清华大学出版社 2012 07.六、 指导教师意见: 签名: 年 月 日七、 院系或教研室审核意见:1.通过 2.完善后通过 3.不通过 负责人: 年 月 日教学单位 信息工程系 学生学号 2101234145本科毕业论文(设计)题目 遥控消防车 学生姓名 专业名称电子信息工程 指导教师 2014年03月18日35遥控消防车摘要:本系统采用工业级STC8
7、9C52单片机为主控核心,功耗低,性能稳定,系统各部分均采用模块稳定性高,系统给每个模块单独供电,保证了运行时的可靠性。系统各模块与主机的通信距离短,故此系统采用综合布线,减少了无线模块的使用,降低了成本。且本系统采用C语言编程,无线遥控模式,可远程控制消防车的行走路线,灭火喷头的旋转,水泵的上水等进行无人员投入远距离灭火。关键字:遥控消防车;NRF24L01;STC89C52。Design of remote control fire truckAbstract: In this design, the system using industrial grade STC89C52 micro
8、 controller to control the core, low power consumption, stable performance, each part of the system adopts the module of high stability, system to each module power alone, to ensure the reliability of the runtime. The communication distance of each module in the system and the host of the short, so
9、the system uses the integrated wiring, reducing the use of wireless module, reduces the cost. And this system uses the C language programming, Wireless remote control mode, routes to remote control fire truck, Fire fighting sprinkler rotation, pump water, no one into the remote fire extinguishment.K
10、EY:Remote control fire truck;NRF24L01;STC89C52。目 录1引言12相关技术22.1 STC89C52单片机22.2步进电机22.2.1供电模块32.2.2供电模块32.3 NRF24L01无线收发模块33系统分析44 系统的硬件电路设计54.1 主控制器模块的设计54.2 NRF24L01无线模块的设计54.3 按键控制模块的设计84.4 晶振电路与复位电路设计84.4.1 晶振电路84.4.2 复位电路84.5 电源模块的设计104.6 L298N电机驱动模块设计104.7 ULN2003114.8 LM2596114.9 LM7805125 系统
11、软件设计135.1设计软件简介135.2软件设计应用环境简介135.3 总体设计155.4 NRF24L01模块程序设计156 调试结果与分析176.1 测试仪器176.2 测试方法176.3 调试过程与分析17参考文献18附录1 源程序清单19附录2 总体实物图351引言 近年来随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不断地走向深入,同时带动传统控制检测技术日益更新。遥控消防车,是无人员投入火灾现场必备的终端设备,是一种代替人员进入火灾现场灭火的设备。智能消防车系统主要由:STC89C52单片机,NRF24L01无线收发模块,左右减速电机,步进电机,水泵,风扇等部件组成。可进行远程控制灭火。使用
12、时,以STC89C52系列单片机为控制核心设计摇控系统的发射器与接收器。摇控器由单片机、六个按键和NRF24L01模块等组成.六个按键分别代表车的前进和后退、左转和右转、启动灭火风扇和启动二氧化碳。摇控器通过NRF24L01发射出去,接收器接收后,辨别发射传输的信息,对车发出命令进行灭火。2相关技术2.1 STC89C52单片机STC89C52是一种8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压高性能的CMOS8的微处理器,该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造。与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。主控芯片内部电路图如图1所示。图1 STC89C52内部电路图2.2步进电机
13、步进电机作为该系统的驱动电机。由于其转过的角度可以精确的计数,实现小车前进路程和位置的精确定位,也能准确引导小车驶向火源。采用专用芯片L298N作为电机驱动芯片。L298N是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片,它相应频率高,输出电压最高可达50V,可以直接通过电源来调节输出电压;可以直接用单片机的IO口通过光耦芯片提供信号。2.2.1供电模块用航空锂电池经7805电压变换电路为电机供电。再用12V蓄电池为系统供电,蓄电池具有较强的电流驱动能力以及稳定的电压输出性能。采用此种供电方式后,单片机和传感器工作稳定,电机工作互不影响,能够满足系统的要求。2.2.2供电模块 LM2596-adj把锂电池
14、输出的16.8V电压降为9V来为L298N电机驱动供电驱动小车运行。LM2596转换效率高,输出电压可高达40V,输出电流可高达3A,具有过流保护作用。ULN2003工作电压高,工作电流大,灌电流可达500mA所以用来驱动步进电机盐酸和碳酸钠反应产生二氧化碳气体,排出空气使包围在蜡烛周围的氧浓度降低进而产生窒息,起到了灭火的作用。 2.3 NRF24L01无线收发模块 采用NRF24L01芯片无线控制小车的前进后退及转弯。它RF24L01B微功率无线通讯模块,采用Nordic公司的NRF24L01芯片,2.4G全球开发ISM频段免许可证使用,最高工作速率达2Mbps,125频道满足多点通信和跳
15、频通信需要,内置PCB天线体积小巧约37*17mm,高效GFSK调制,抗干扰能力强,特别适合工业控制、无线音视频传输等领域。NRF24L01是一款低成本无线收发器。它内置频率合成器,功率放大器,晶体振荡器、调制器等功能模块。3系统分析本系统包括电机驱动、步进电机、无线收发等模块。系统结构图如图2所示。图2 系统结构图 供电系统包括可调的Lm2596芯片、Lm7805芯片、Ams1117等。供电系统结构图如图3所示。图3供电系统结构图4 系统的硬件电路设计4.1 主控制器模块的设计 本设计采用了STC89C52芯片为主控制器,该芯片的应用电路于其他51单片机完全一样。介于小车各部分功能均为模块实
16、现,所以,将单片机最小系统布局好后,其余各I/O口用排针引出。STC单片机支持串口下载功能,所以省去了调试时不住地插拔片子的麻烦,也保证了片子的完好。单片机引脚分布图及最小系统图如图4如所示。 图4单片机最小系统4.2 NRF24L01无线模块的设计 NRF24L01 是 NORDIC 公司最近生产的一款无线通信通信芯片,采用 FSK 调制,内部集成NORDI自己的 Enhanced Short Burst 协议。可以实现点对点或是 1 对 6 的无线通信。无线通信速度可以达到 2M(bps)。NORDIC 公司提供通信模块的 GERBER 文件,可以直接加工生产。嵌入式工程师或是单片机爱好者
17、只需要为单片机系统预留 5个GPIO,1个中断输入引脚,就可以很容易实现无线通信的功能,非常适合用来为 MCU 系统构建无线通信功能。发射数据时,首先将nRF24L01配置为发射模式:接着把接收节点地址TX_ADDR和有效数据TX_PLD按照时序由SPI口写入nRF24L01缓存区,TX_PLD必须在CSN为低时连续写入,而TX_ADDR在发射时写入一次即可,然后CE置为高电平并保持至少10s,延迟130s后发射数据;若自动应答开启,那么nRF24L01在发射数据后立即进入接收模式,接收应答信号(自动应答接收地址应该与接收节点地址TX_ADDR一致)。如果收到应答,则认为此次通信成功,TX_D
18、S置高,同时TX_PLD从TX FIFO中清除;若未收到应答,则自动重新发射该数据(自动重发已开启),若重发次数(ARC)达到上限,MAX_RT置高,TX FIFO中数据保留以便在次重发;MAX_RT或TX_DS置高时,使IRQ变低,产生中断,通知MCU。最后发射成功时,若CE为低则nRF24L01进入空闲模式1;若发送堆栈中有数据且CE为高,则进入下一次发射;若发送堆栈中无数据且CE为高,则进入空闲模式2。接收数据时,首先将nRF24L01配置为接收模式,接着延迟130s进入接收状态等待数据的到来。当接收方检测到有效的地址和CRC时,就将数据包存储在RX FIFO中,同时中断标志位RX_DR
19、置高,IRQ变低,产生中断,通知MCU去取数据。若此时自动应答开启,接收方则同时进入发射状态回传应答信号。最后接收成功时,若CE变低,则nRF24L01进入空闲模式1。NRF24L01模块电路图如图5图6所示。图5 NRF24L01结构图图6 NRF24L01模块电路NRF24L01的指令列表如表1所示。 表1 NRF24L01令列表4.3 按键控制模块的设计 本设计中,采用独立按键对单片机核心芯片STC89C52RC进行输入控制。各按键分别一端接地,一端接单片机引脚。实现功能:六个键分别表示不按代表不控制车,按下代表控制。4.4 晶振电路与复位电路设计4.4.1 晶振电路晶振电路为单片机AT
20、89C51工作提供时钟信号,芯片中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器,引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振荡器一起构成自激振荡器。电路中的外接石英晶体及电容C5、C6接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。由于外接电容C5、C6的容量大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程度及温度稳定性,如果使用石英晶体,电容的容量大小范围为20pF40pF;如果使用陶瓷谐振,则电容容量大小为30 pF50 pF。本设计中使用石英晶体,电容的容值设定为30pF。4.4.2 复位电路本设计采用的是手动按钮复位。手
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