智能消防小车设计开题报告

1. 研究目的与意义

消防人员时时刻刻冲到第一线，面临生命危险，在这种背景下，智能灭火系统应运而生，实现了对安全防护的质的提高，也大大地减低了消防人员的危险。现在，随着科技的快速发展，国内外对小型智能系统的应用越来越广泛，种类也越来越多。本课题要求设计一个智能灭火小车，能够实现自动发现火源、自动寻路、自动前进接近火源并完成灭火任务的功能。该控制系统不仅在智能小车中有很强的实用价值，在汽车应用、智能机器人等方面都有很强的实用价值，尤其是在机器人研究方面具有很好的发展前景。所以本设计与实际相联系，具有重要的现实意义。

2. 课题关键问题和重难点

（1）课题的关键问题：

①准确找到火源并灭火。

②各模块的联结和调试。

3. 国内外研究现状（文献综述）

（1）智能灭火小车的现状与趋势

我国智能消防车辆从改革开放时期的全部依靠进口，之后随着我国汽车工业整体技术水平的提升，消防车的生产取得了飞速的发展。但我国在智能车辆的研究领域与国外的发达国家仍有一定的差距，尤其是大型的智能车辆（如大型智能消防车）基本依靠进口，目前国内无法生独立生产。由于智能车辆的研究会促进汽车工业及其他相关产业的发展，所以其中蕴涵着巨大的市场潜力。我国科技部则于2002年正式启动了十五科技攻关计划重大项目，联合有关的研究机构、汽车厂商、高等院校等，发挥各自的长处，力争与发达国家进一步拉近在智能车辆系统领域的差距，尽快将这一潜在市场开发出来。

美、欧等西方发达国家十分重视智能车的研究和发展，亚洲的日本也对智能车的发展给予了较大的关注，他们都投入了大量的人力、物力和财力。美国开始组织实施智能车辆先导( intelligent vehicle initiative, IVI) 计划， 欧洲提出公路安全行动计( road safety action program, RSAP)，日本提出超级智能车辆系统。更值得注意的是，智能消防车的发展较为迅速，美欧等发达国家正将智能消防车朝着节水化、轻型化、智能化、多用化方向发展，依照这个趋势可预见未来智能车辆系统会有一个持续稳定的研究和开发前景。

随着科技和交通系统的发展，世界各国都在将智能消防车作为重点研究方向，尤其在中国这个老龄化不断加剧的国家，为了人们在生活中更加方便，尽可能地减少火灾对人员的伤害，对智能消防车辆的各种安全要求会不断地提高。因此，作为对智能消防车辆的研究的基础，智能消防小车的研究会不断地得到重视，且具有极大的开发潜力。在可预见的未来，人们对智能消防车辆的研究将是一个重要的研究方向，而且是未来人类发展的必不可少的一部分，其也将继续推动着人类的进步。

（2）火焰传感器的使用

①能够输出数字信号（高低电平），易于使用。

②能够探测火焰发出的波段范围分别为7001100 nm的短波近红外线(SW-NIR)，通过电信号（电压信号）进行输出。

（3）超声波传感器的使用

本模块最远测试距离是1500mm，测量周期10ms且性能稳定，测量距离精确是专为小车设计的。该模块采用IO触发测距，给至少10us的高电平信号，模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回，有信号返回，通过IO输出一高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离为(高电平时间*声速(340M/S))/2。模块1脚VCC接电源正极，电压范围为3.8~5.5V，静态电流小于8mA 。2脚接控制端，3脚接接收端，从控制口发一个10us以上的高电平就可以在接收口等待高电平输出。一有输出就可以开定时器计时，当此口变为低电平时就可以读定时器的值，此时就为此次测距的时间，方可算出距离。如此不断的周期测量，就可以算出小车移动时距离物体的值了。4脚接GND电源负极。

（4）电机驱动模块

L298N内部包含4通道逻辑驱动电路，是一种二相和四相电机的专用驱动器，即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动2路直流电机。该芯片工作电压是4.5~7V。逻辑输入端，为 IN1\IN2\IN3\IN4，其中 IN1、IN2 控制电机M1；IN3、IN4控制电机M2。若 IN1 输入高电平1，IN2 输入低电平0，对应电机M1 正转；IN1 输入低电平0，IN2输入高电平1，对应电机M1反转，调速就是改变高电平的占空比。该芯片有2个使能端ENA，ENB且为高电平时有效，常态下用跳线帽接于 VCC，可通过这两个端口实现PWM 调速，使用PWM控制原理简单，输出波动小，线性好，对邻近电路干扰小。

若要对电机进行PWM调速，需设置IN1和IN2，确定电机的转动方向，然后对使能端输出PWM脉冲，即可实现调速。

（5）参考文献

[1]张靖，刘少强.检测技术与系统设计[M]．北京：中国电力出版社，2002

[2]马忠梅等.单片机的C语言应用程序设计（第3版）[M].北京：北京航空航天大学出版社，2003

[3]康光华. 电子技术基础（第四版）[M].北京: 高等教育出版社，2001

[4]谭浩强. C 程序设计（第二版）[M].北京：清华大学出版社，1999

[5]周文涛，李东利，罗开信.红外检测技术应用研究[J].天津电力技术，2011(04)

[6]党宏社.智能车辆系统发展及其关键技术概述[J]．公路交通科技，2002(4)

[7]刘少强.传感器设计与应用实例[M]. 中国电力出版社，2008

[8]陈铁军.智能控制理论及应用[M]. 清华大学出版社，2009.1

[9]姚佳.智能小车的蔽障及路径规划[D]. 东南大学硕士论文，2005

[10]邬宽明. 单片机外围器件实用手册数据传输接口器件分册[M]. 北京：航空航天大学出版社，1998

4. 研究方案

（1）系统方框图设计

（2）器件选择

5. 工作计划

第 1 周 接受任务书，领会课题含义，按要求查找相关资料；

第 2 周 阅读相关资料，理解有关内容；

第 3 周 翻译相关英文资料，提出拟完成本课题的方案，写出相关开题报告一份；

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