關于紅外遙控消防小車的設計

劉曉娟

晉中學院，山西晉中，030600

關于紅外遙控消防小車的設計

劉曉娟

晉中學院，山西晉中，030600

本文介紹了一種新型的紅外遙控消防小車，車體由底座和可以調節噴口方向的滅火裝置構成。該小車是基于單片機的智能自動化紅外遙控小車，由硬件和軟件兩部分構成，硬件電路部分采用AT89C51單片機作為主控制電路，驅動小車前進、后退、轉向及避障。該小車的設計可以有效解決火災和爆炸等事件中的消防作用，保障了人們的生命安全。

紅外遙控；AT89C51單片機；消防小車

火災是一種突發性的災難，在城市中發生的頻率非常高，涉及面之廣、破壞程度之大都被人們所恐懼。消防炮是救災滅火中的關鍵輔助消防設備，現場使用近距離手動操作，其主要缺點是：設備沉重，需消防隊員搬運至合適地點，增加了消防人員的勞動強度，降低了救災效率和質量；救災現場多為易爆、有毒、高溫、高輻射等危險環境，嚴重威脅隊員的人身安全。由此，設計一輛消防小車，對于消防人員救援及被困人員自救顯得尤為重要。本文設計的紅外遙控消防小車改變傳統的滅火方式，通過紅外線遙控控制消防小車的行走，它的工作原理主要是通過電子電路控制各種機械傳動來實現消防小車的前進、后退、轉向、避障，滅火器噴嘴的旋轉、噴射角度的調整及開啟等各種功能。

1 結構設計

紅外遙控消防小車車體分為兩部分，底座部分和滅火器部分。底座部分用來驅動和支撐車體，固定電池、轉向等其他裝置，底座驅動部分由兩個主電動機通過錐齒輪減速帶動同步帶，控制車體的前進、后退和轉向。滅火器部分用來開啟滅火器，電動機經螺桿傳動帶動開關螺母底板升降，將旋轉運動變為直線運動，經導桿機構控制滅火器開啟關閉及水管噴頭的俯仰。

2 單片機硬件設計

紅外遙控消防小車使用單片機，編程完成小車以下功能：(1)能夠接受并識別紅外遙控信號，并根據此命令動作；(2)具有避障功能，當探測到有障礙物時能夠及時避開；(3)能夠實現停車、倒車、左轉、右轉等功能。

紅外遙控消防小車使用AT89C51作為主控芯片，使用紅外遙控器，L298驅動電機，充電鋰電池實現循跡避障功能。硬件電路相對比較簡單，現成芯片的使用確保汽車電路的整體性能穩定，充電鋰電池使循跡避障模塊更好執行，紅外線遙控器在降低系統成本的基礎上，更多地突出系統的可擴展性。控制電路系統框圖如圖1所示。

圖1 控制電路系統框圖

之所以選擇紅外遙控裝置，是因為紅外遙控技術，具有極強的抗干擾、穩定的信息傳輸能力和低功耗，具有低成本和易于實施等實質性的優點。紅外遙控系統由一個發射遙控器、接收器、單片機，電路接口組成。紅外遙控發射器由載波發射器、指令編碼電路、調制電路、驅動電路、紅外發射器電路組成，結構圖如圖2所示。

圖2 紅外線遙控發射器結構圖

紅外線遙控接收器由紅外接收電路、前置放大電路、解調電路、指令譯碼電路、執行電路組成。紅外遙控接收器結構圖如圖3所示：

圖3 紅外線遙控接收器結構圖

紅外線接收器接收到紅外線后，轉化成電流信號送至前置放大電路放大，再送到解調電路解調，然后取出，供給后邊電路控制信號解碼指令解碼和執行電路。

圖4 系統流程圖

電機驅動模塊使用L298控制兩個電機的正反轉和電機轉速的改變。

圖5 循跡避障流程圖

循跡模塊使用超聲波傳感器檢測障礙物，利用超聲波脈沖發送到目標，計算往返行程時間以確定距離。價格便宜，易于使用，并且低于10m能提供精確的測量。

超聲波避障模塊使用一個T / R-40-12小型超聲波傳感器作為檢測前方障礙物在檢測器元件，中心頻率為40Hz-40KHz的脈沖信號，用于驅動超聲波傳感器發送器從40KHz的超聲波發射脈沖80C51。

3 軟件設計

紅外遙控消防小車采用KEIL編程軟件編程，分為主程序、紅外遙控子程序、障礙物檢測子程序、循跡檢測子程序以及紅外發射程序和紅外接收程序。其中主程序系統流程圖如圖4所示，紅外遙控程序首先要初始化定時器，定時為頻率為38KHz的時間段。當按下某一按鍵時，發送數據1，就開始工作。同時定時器溢出，也就是定時器記滿了，執行定時器中斷，由此產生了40KHZ的載波信號，當發送數據0時，定時器不工作。

避障和循跡模塊原理相同，使用的是反射光耦，編寫的程序相同，系統流程圖如圖5所示。

4 結語

本文中的紅外遙控消防小車能夠實現小車的前進、后退、轉向、避障，及滅火器開啟關閉與水管噴頭的俯仰。本消防小車的設計適用于火災、爆炸等高危環境，為消防人員的救援及家庭成員的自救提供工具，充分保障了人們的生命安全。

[1]翟祥林,王景成.紅外遙控在嵌入式系統中的實現[J].微型電腦應用.2010(05):24-26.

[2]汪瑋.一種紅外遙控鍵盤系統的設計[J].今日電子.2014(02):57-59.

劉曉娟/1986年生/女/山西平遙人 /碩士/助教/研究方向為機械工程