基于51单片机居家智能灭火机器人循迹系统的设计作者：肖明俊等来源：《电子世界》2013年第13期 【摘要】本系统的设计是使小车在预定轨道上按要求稳定、准确地运行，采用了单片机AT89C51单片机微处理器作为小车的检测和控制系统。通过红外发射和接收一体探头传感器检测路面黑循迹线，使小车按预定轨道行驶，通过步进电机扫描系统对路径进行扫描，最终实现了小车按预定轨道行驶。 【关键词】AT89C51单片机；循迹线；红外发射接收一体探头；步进电机
随着科技的不断发展，安全隐患也日趋严重，怎样解决这一事态，一直是社会的一大难题。目前市面上的一些灭火机器人在探寻路径方面，还存在一些缺陷，凭借单一的火焰传感器去寻火源，盲目性比较突出，而且不利于进行反复探测。本循迹系统的设计很好的解决了这一问题，采用AT89C51单片机作为微处理器，四路循迹传感器来探测路径，能及时调整电机进行反复寻火源，具有实时性强、灵敏度高等特点。
1.循迹系统设计方案
根据本设计的基本要求，设计任务主要完成小车在规定的时间内按预定路径进行扫描、循迹。为完成相应的功能，系统可以分为以下几个基本模块：电机驱动模块，电机扫描模块、循迹线探测模块，电源模块。本设计系统框图如图1所示。 1.1 循迹线探测模块
探测路面黑循迹线的原理：光线照射到路面并反射回来，由于黑线和白跑道的反射系数不同，可根据接受到反射光的强弱导致传感器产生高低电平并最终通过单片机来判断是否到达黑线偏离跑道。
方案一：利用可见光型发光二极管与光敏型二极管组成的发射-接收一体电路。该方案设计成本较低，易于制作，但其致命缺点是当周围环境有其他光源存在时，会对光敏二极管的正常工作产生较大干扰，一旦外界光照条件发生改变，很有可能造成错误判断或遗漏。
方案二：采用集成式光电开关探头进行探测，该种探头具有集成度高、工作性能稳定等优点，只须调节探测电路中的一个旋钮即可以对探头进行灵敏度调节。另外，此探头能最大程度地避免普通光源（如灯光）干扰。该传感器原理图如图2所示。
鉴于以上因素考虑，本项目组采用方案二。
1.2 循迹系统电动机及其驱动模块的选择
在选用驱动模块方面有以下两种方案：
方案一：采用专用驱动芯片。该芯片集成度高，占用空间小，主要应用于电机调速场合。
方案二：采用分立三极管驱动电路。经分析此电动车所要求的功能比较简单，不需复杂的调速，用电动机专用集成驱动电路可以达到预期的目标。故本设计最后决定使用方案二。
1.3 电源模块选择
豆浆器 方案一：采用单一电源蓄电池供电（4节五号电池）。此供电方法比较简单，但电源供电电流较小，因其电机启动瞬间电流会迅速增大，会导致电压不够稳定、情况严重时会造成单片机系统迅速掉电，以至于不能完成相关任务。
方案二：采用可充电12v锂电池电源供电。该种电池电流大、输出功率大，能够保证提供较高的功率给电机以及驱动、传感器，提高了系统稳定性且可及时方便充电。
夜来香精油考虑到本设计的稳定可靠性更为重要，故拟采用方案二。
（hdpe线性排水沟1）小车基本模型模块设计：以合成树脂万用板为底座自己动手做一个小车，采用两轮驱动和一万向轮支撑来保证小车的平稳和转向灵活快捷。
联轴器弹簧（2）电机驱动模块设计：采用L298N芯片控制两个驱动电机的旋转时间、方向和快慢，进而控制小车的前进和转向。
1.4 电动机的驱动设计与实现
采用L298N作为电机驱动芯片。L298N钢筋保护层塑料垫块>燃料乙醇是一个具有高压大电流的全桥驱动芯片，它对应频率高，一片L298N可以控制两个直流电机，而且还有控制使能端。
