安防機(jī)器人的設(shè)計與制作

1、安防機(jī)器人的設(shè)計與整理摘要 本設(shè)計是一臺智能化的移動監(jiān)控機(jī)器人，它主要包括移動機(jī)器人和主控臺兩大部分，能夠?qū)崿F(xiàn)防盜監(jiān)控，溫度監(jiān)視，火災(zāi)報警等功能。該機(jī)器人能夠自主移動，也可以通過主控臺遙控機(jī)器人的動作。本設(shè)計以單片機(jī)MTC89C52RC為中央控制核心，采用彩色CCD攝像頭UM-800C采集圖像，反射型紅外光電開關(guān)RMF-DU10檢測障礙物，兩個直流減速電機(jī)為主要動力驅(qū)動，采用DF數(shù)據(jù)發(fā)射、接收模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸，采用四頻道無線微波影音傳輸模塊無線傳輸視頻，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控.本設(shè)計的特色是改變了現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)的單一固定形式，大大提高了監(jiān)控的靈活性和實(shí)時性，不存在監(jiān)控死角。開啟機(jī)器人的自動巡

2、邏功能后，機(jī)器人可以自動按照設(shè)定的路線巡邏，途中遇到障礙物時能夠自動識別并繞過障礙物,并且還可以實(shí)時攝像。此外本機(jī)器人監(jiān)控系統(tǒng)不需另外架設(shè)線路，適應(yīng)性強(qiáng)，即投即用，簡單、方便、經(jīng)濟(jì)、可靠。目 錄安防機(jī)器人的設(shè)計與整理12設(shè)計任務(wù)32.1基本要求32.2發(fā)揮部分33可行性分析43.1機(jī)器人的可行性方案43.2障礙物檢測43.3動力及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)53.4電源系統(tǒng)54總體設(shè)計55硬件設(shè)計65.1STC89C52RC的最小系統(tǒng)電路圖：65.2帶有紅外光探照燈的CCD攝像頭的設(shè)計75.3直流電機(jī)驅(qū)動設(shè)計75.4云臺的控制105.5無線遙控發(fā)射接收模塊156軟件設(shè)計196.1機(jī)器人主程序控制流程圖196.2自

3、動避障算法及程序控制196.3串口通信參數(shù)設(shè)置206.4實(shí)時監(jiān)控216.5實(shí)時報警217功能測試與性能調(diào)試227.1功能測試227.2性能調(diào)試228結(jié)束語221引言近年來，隨著智能機(jī)器人技術(shù)的迅速發(fā)展，智能機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷地擴(kuò)大。并且，隨著人們生活質(zhì)量的日益提高，智能機(jī)器人已經(jīng)開始進(jìn)入了家庭服務(wù)行業(yè)。由智能型家庭服務(wù)機(jī)器人代替人來完成清潔衛(wèi)生、物品搬運(yùn)、家電控制、家庭娛樂、病況監(jiān)視、兒童教育、報時催醒、電話接聽等各種家務(wù)勞動，不僅是一項(xiàng)極具應(yīng)用前景的高新技術(shù)行業(yè)，而且也是智能機(jī)器人目前研究的一個重要熱點(diǎn)。另一方面，世界各國的老齡化問題也更進(jìn)一步地加劇了對智能型家庭服務(wù)機(jī)器人的需求。例如

4、，目前在加拿大已有3，800，000以上人的年齡超過65歲，在德國超過82，000，000人的年齡在60歲以上，分別占該國人口的12.43%和22%，而且近年來還有加重趨勢。在中國專家預(yù)言到2010年中國獨(dú)生子女和老齡化問題將更加嚴(yán)重。國際上較早開展安防機(jī)器人研究的是美國與前蘇聯(lián)，稍后，英國、日本、法國、德國等國家也紛紛開始研究該類技術(shù)。我國大約有30家左右的高等院校和研究院在從事各類機(jī)器人的研究工作，在40多年來，已在機(jī)器人的各方面取得了可惜的成就，某些產(chǎn)品技術(shù)已接近國際先進(jìn)水平。因此，家庭服務(wù)機(jī)器人將在許多以老弱、病殘、獨(dú)子為主的家庭中占據(jù)一席之地。此外，以防盜監(jiān)測和電及煤氣安全檢查為主要

5、內(nèi)容的家居智能安防系統(tǒng)在我國發(fā)展迅速，近幾年的增長速度達(dá)到1520，家居智能安防業(yè)已經(jīng)形成了一個巨大的市場。為此，我們將家庭服務(wù)機(jī)器人與家居智能安防系統(tǒng)結(jié)合在一起，利用家庭服務(wù)機(jī)器人的機(jī)動性和自律能力來實(shí)現(xiàn)家居智能安防系統(tǒng)的功能，以便更有效地完成家庭服務(wù)和家居安防。2設(shè)計任務(wù)本設(shè)計的主要任務(wù)是在設(shè)計并整理一個可以移動監(jiān)控的人形機(jī)器人。2.1基本要求1）機(jī)器人可以前進(jìn)，后退，轉(zhuǎn)彎等基本動作，并具有多自由度的手臂(自由度>4)。2）具有圖像，溫度，濕度，火災(zāi)，防盜的監(jiān)控功能，處于監(jiān)控模式時，發(fā)現(xiàn)不法分子闖入時發(fā)出恐嚇聲音警報，發(fā)現(xiàn)溫度濕度不在正常范圍內(nèi)發(fā)出語音提示，并自動開啟空調(diào)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度

6、濕度。發(fā)現(xiàn)可燃?xì)怏w泄漏時及時發(fā)出語音警報并關(guān)閉燃?xì)饪傞y門。當(dāng)主人不在家時，能及時通過手機(jī)短信通知主人。3）可以遙控控制機(jī)器人的移動，可以舞蹈供主人娛樂。4）主人可以通過手機(jī)發(fā)短信控制機(jī)器人做些規(guī)定好的任務(wù)，如喂寵物，開空調(diào)等。5）機(jī)器人可以設(shè)置為巡邏監(jiān)控模式，此模式下機(jī)器人能夠按照設(shè)定的線路巡邏，并能識別障礙物，行駛過程中時能夠自動饒過障礙物，實(shí)現(xiàn)自主移動監(jiān)控。2.2發(fā)揮部分1）防盜報警，溫度濕度調(diào)節(jié)，可燃?xì)怏w報警，并及時關(guān)閉燃?xì)饪傞y門。2）通過短信的方式，把家中的情況告知主人。3）可以通過手機(jī)發(fā)短信控制機(jī)器人做些規(guī)定好的任務(wù)，如喂寵物，開空調(diào)等。4)其它。3可行性分析3.1機(jī)器人的可行性方案

7、1）采用筆記本計算機(jī)控制，編程靈活，多種軟件均可實(shí)現(xiàn)。2）采用單片機(jī)控制，處理速度相對較低，但成本低廉。3）采用輸出標(biāo)準(zhǔn)TV視頻信號的彩色CCD攝像頭，可以直接配合使用無線視頻發(fā)送器，且這種攝像頭價格低廉；另配以大功率無線視頻發(fā)送模塊實(shí)現(xiàn)視頻圖像的采集。決策方案：采用單片機(jī)作為控制器，本設(shè)計本著降低成本的原則設(shè)計。3.2障礙物檢測可行性方案：1）采用紅外線反射管，反映靈敏，可靠性高，缺點(diǎn)是探測距離較近，一般在5cm以內(nèi)。2）采用反射型紅外光電開關(guān)，探測距離可調(diào)，一般可以檢測40cm以內(nèi)的障礙物。其工作原理是根據(jù)紅外發(fā)光管發(fā)出的光束，遇到障礙物時發(fā)生漫反射，紅外接收管收到信號由同步回路選通而檢測

8、到障礙物，其障礙物不限于金屬，對所有能反射光線的物體均能檢測。光電開關(guān)RMF-DU10操作簡單，使用方便。當(dāng)有光線反射回來時，輸出低電平。當(dāng)沒有光線反射回來時，輸出高電平。3）采用超聲波傳感器，超聲波傳感器的原理是：超聲波由壓電陶瓷超聲波傳感器發(fā)出后，遇到障礙物便反射回來，再被超聲波傳感器接收。然后將信號放大后送入單片機(jī)。超聲波傳感器在避障的設(shè)計中被廣泛應(yīng)用。但是超聲波傳感器需要40KHz的方波信號來工作，因?yàn)槌暡▊鞲衅鲗ぷ黝l率要求較高，偏差在1內(nèi)，所以用模擬電路來做方波發(fā)生器比較難以實(shí)現(xiàn)。而用單片機(jī)來作方波發(fā)生器未免有些浪費(fèi)資源。決策方案：采用方案2， 機(jī)器人可以原地轉(zhuǎn)圈，在40cm內(nèi)檢

9、測到障礙物，可以自由繞過去，比方案3經(jīng)濟(jì)，簡單。3.3動力及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)器人需要前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向以及機(jī)械手臂的動作，完成這樣的動作需要多個電機(jī)才能實(shí)現(xiàn)。驅(qū)動電機(jī)的可選方案：1）使用帶有減速器的直流電動機(jī)，采用控制器調(diào)速。2）使用步進(jìn)電機(jī)，能夠精確控制位移量，可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人精確定位行使。3）采用伺服電動機(jī)，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定可靠且調(diào)速方便。4）采用舵機(jī)控制，可以精確控制角度。決策方案：從可行性分析，機(jī)器人沒有必要要精確定位行使，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，直流電機(jī)的成本較低，因此驅(qū)動電機(jī)采用帶有減速器的直流電動機(jī)。機(jī)械手臂采用大扭力舵機(jī)控制，動作精度高。3.4電源系統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)要求大功率的電源供應(yīng)，因此電源系統(tǒng)應(yīng)具有低

10、內(nèi)阻、大電流輸出的性能。電機(jī)驅(qū)動器在工作時會產(chǎn)生大量的電脈沖和干擾信號，會使電源的產(chǎn)生紋波，而處理器和一些傳感器電源質(zhì)量要求較高。因此，為保證機(jī)器人的可靠運(yùn)行，采用動力系統(tǒng)與控制系統(tǒng)單獨(dú)供電的方法。為了節(jié)約成本，同時在環(huán)境也許的條件下，我們采用直流穩(wěn)壓電源對電機(jī)進(jìn)行供電，通過USB轉(zhuǎn)TTL串口線對單片機(jī)進(jìn)行供電。這種供電方式有兩種好處，由于直流穩(wěn)壓電源中的電源大小可以調(diào)節(jié)和控制，所以可以很方便地選擇輸出電壓的大??；通過USB轉(zhuǎn)TTL串口線對單片機(jī)進(jìn)行供電，可以簡化電路。 4總體設(shè)計機(jī)器人系統(tǒng)主要由中央處理器、傳感器系統(tǒng)、驅(qū)動及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、電源系統(tǒng)組成。傳感器系統(tǒng)中央處理器驅(qū)動及

11、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電源系統(tǒng)無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)主機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)5硬件設(shè)計5.1STC89C52RC的最小系統(tǒng)電路圖： 通過USB轉(zhuǎn)TTL串口線與電腦實(shí)現(xiàn)連接，并且還可以給單片機(jī)供電。5.2帶有紅外光探照燈的CCD攝像頭的設(shè)計名稱：彩色CCD攝象機(jī)型號：UM-800C信號制式：PAL工作電壓：+8V+12V DC工作環(huán)境：-10+50 彩色CCD攝象機(jī)圖像顯示設(shè)備可以采用彩色電視機(jī)，將CCD攝像頭輸出的標(biāo)準(zhǔn)TV視頻信號通過同軸電纜輸入到電視機(jī)的視頻輸入端，即可以看到監(jiān)控的圖像。也可以在電腦上安裝一塊視頻數(shù)據(jù)采集卡，然后安裝驅(qū)動軟件，就可以通過電腦顯示監(jiān)控的圖像了。本設(shè)計通過編寫的視頻采集軟件，實(shí)現(xiàn)了視頻圖像的顯示

12、，拍照保存，錄像保存等功能。 5.3直流電機(jī)驅(qū)動設(shè)計驅(qū)動電路的性能很大程度上影響整個系統(tǒng)的工作性能。有許多問題需要慎重設(shè)計，例如，導(dǎo)通延時、泵升保護(hù)、過壓過流保護(hù)、開關(guān)頻率、附加電感的選擇等。1)開關(guān)頻率和主回路附加電感的選擇 力矩波動也即電流波動，由系統(tǒng)設(shè)計給定的力矩波動指標(biāo)為I/IN，對有刷直流電動機(jī)而言，通常在(510)%左右。為了便于分析可認(rèn)為 I/IN=I/(Us/Rd) (1) 式中Rd為電樞回路總電阻。代入前面各種驅(qū)動控制方式的I表達(dá)式中，消去Us，可求出： 對于單極性控制 &nbs p; Ld/Rd5T2.5T(可逆或不可逆) (2) 對于雙極性控制 Ld/Rd10T5

13、T （3） 式中T為功率開關(guān)的開關(guān)周期。 對于有刷直流電動機(jī)，電磁時間常數(shù)Ld/Rd一般在10ms至幾十毫秒。若采用GTR，開關(guān)頻率可取2KHz左右，T=0.5ms。若采用IGBT，開關(guān)頻率可取18KHz以上，所以上式均能滿足。若采用GTO或可控硅功率器件，由于工作頻率只有100Hz左右，此時應(yīng)考慮在主回路附加電抗器，且 Ld="Lf"+La (4) 對不可逆系統(tǒng)還應(yīng)進(jìn)一步檢查臨界電流，IaL=UsT/8LdIa0應(yīng)小于電機(jī)空載電流，防止空載失控。 對于低慣量電機(jī)、力矩電動機(jī)，由于電磁時間常數(shù)很?。◣讉€毫秒或更?。藭r應(yīng)考慮采用開關(guān)頻率高的IGBT功率開關(guān)器件。 

14、0;   2)功率驅(qū)動電路的選擇 圖1 H橋開關(guān)電路(); 圖2 H橋開關(guān)電路() 小功率驅(qū)動電路可以采用如圖1所示的H橋開關(guān)電路。UA和UB是互補(bǔ)的雙極性或單極性驅(qū)動信號，TTL電平。開關(guān)晶體管的耐壓應(yīng)大于1.5倍Us以上。由于大功率PNP晶體管價格高，難實(shí)現(xiàn)，所以這個電路只在小功率電機(jī)驅(qū)動中使用。當(dāng)四個功率開關(guān)全用NPN晶體管時，需要解決兩個上橋臂晶體管(BG1和BG3)的基極電平偏移問題。圖2中H橋開關(guān)電路利用兩個晶體管實(shí)現(xiàn)了上橋臂晶體管的電平偏移。但電阻R上的損耗較大，所以也只能在小功率電機(jī)驅(qū)動中使用。（由于本次使用的電機(jī)功率較小，所以不考慮大功率的驅(qū)動電路 ）3)

15、 防直通導(dǎo)通延時電路 對H橋驅(qū)動電路上下橋臂功率晶體管加互補(bǔ)信號，由于帶載情況下，晶體管的關(guān)斷時間通常比開通時間長，這樣，例如當(dāng)下橋臂晶體管未及時關(guān)斷，而上橋臂搶先開通時就出現(xiàn)所謂“橋臂直通”故障。橋臂直通時電流迅速變大，造成功率開關(guān)損壞。所以設(shè)置導(dǎo)通延時，是必不可少的。圖6是導(dǎo)通延時電路及其波形。 導(dǎo)通延時，有時也稱死區(qū)時間，可通過RC時間常數(shù)來設(shè)置；對GTR可按0.2s/A來設(shè)置；對MOSFET可按0.10.2s設(shè)計，且與電流無關(guān)，IGBT可按25s設(shè)計。舉例說明，若為GTR，f=5kHz，雙極性工作，調(diào)寬區(qū)域?yàn)門/2=1/10=0.1ms。若I=100A，則t=0.2X100=

16、20s，則PWM調(diào)制分辨率最大可能性為 (T/2)t=0.1/0.02=5 (5) 這說明死區(qū)時間占據(jù)了調(diào)制周期的1/5，顯然是不可行的。所以對于100A的電機(jī)系統(tǒng)，GTR的開關(guān)頻率必須低于5kHz。例如，2kHz以下，此時分辨率達(dá)12.5左右。 驅(qū)動電路的設(shè)計還有很多問題，例如過壓、過流、過熱、泵升保護(hù)等等。 5.4云臺的控制傳統(tǒng)的電視監(jiān)控譯碼器通過繼電器的觸點(diǎn)來控制云臺和鏡頭，設(shè)計了一種基于STC89C52RC單片機(jī)的無觸點(diǎn)云臺鏡頭通訊控制電路，具有低功耗、可靠性高等特點(diǎn)。1)電視監(jiān)控系統(tǒng)是一種典型的分布式計算機(jī)信號采集系統(tǒng)。每個攝像機(jī)由中央控制室控制，為簡化布線，中央控制器與各攝像機(jī)間由

17、RS485總線連接，鏡頭和云臺的控制由前端的解碼器實(shí)現(xiàn)。解碼器將主控系統(tǒng)送來的串行碼控制信號轉(zhuǎn)換成不同功能電壓以驅(qū)動前端設(shè)備，其原理圖如圖1所示。2)電動云臺有俯仰、旋轉(zhuǎn)兩個單相交流電機(jī)，每個電機(jī)有兩個繞組，兩個繞組有一個公共端，兩個非公共端接移相電容。當(dāng)交流電壓從一個繞組接入時，電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)；當(dāng)交流電壓從另一個繞組接入時，電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)。單片機(jī)發(fā)出的云臺左右、上下運(yùn)動的控制信號實(shí)際上是對云臺的交流電機(jī)的正以向控制。    圖2是用雙向可控硅的云臺控制單路電路圖。圖中的光耦MOC3041是用來隔離可控硅上的交流高壓和直流低壓控制信號的。其輸出用來觸發(fā)雙向可控硅，選用

18、ST Microelectronics公司的T4系列，內(nèi)部集成有緩沖續(xù)流電路，不用在雙向可控硅兩端并聯(lián)RC吸收電路，可以直接觸發(fā)，電路設(shè)計比較簡單。3) 鏡頭控制電路設(shè)計變焦鏡頭有光圈、聚焦、變倍三個直流電機(jī)，三個電機(jī)有一個公共接地端，在非公共端加正、負(fù)電壓時電機(jī)正、反向旋轉(zhuǎn)。單片機(jī)發(fā)出的鏡頭控制信號實(shí)現(xiàn)上是對鏡頭的直流電機(jī)的正向電壓控制。直流伺服電機(jī)的正反向控制電路一般有H型（橋式）互補(bǔ)對稱式和T型互補(bǔ)對稱式兩種。其中，H型（橋式）互補(bǔ)對稱式兩路的集成芯片很多，例如UDN2952B，MB3863，L298等?？紤]到這類芯片一般較貴，而且鏡頭的控制路數(shù)較多，為了降低成本，采用T型互補(bǔ)對稱式驅(qū)動

19、電路。圖3為對針對單個電機(jī)的鏡頭控制電路。為了防止上下兩個FET功率管同時導(dǎo)通，采用4555雙四選一構(gòu)成硬件互鎖，值得注意的是4555由3.3V供電。鏡頭的電機(jī)電源與數(shù)字電路之間通過光耦隔離，以避免電機(jī)接通和斷開時所造成的毛刺影響數(shù)字電路的工作。光耦隔離器驅(qū)動兩個FET功率管，后者直接用來驅(qū)動直流電機(jī)。兩個FET管一個是P型溝道，另一個是N型溝道，形成互補(bǔ)結(jié)構(gòu)。為了避免FET管因電壓尖峰而損壞，電路中采用了金屬氧化物壓敏電阻8作為瞬時吸收保護(hù)器。4）通訊解碼電路軟硬件設(shè)計a)硬件電路解碼器與主控系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳送經(jīng)過RS485收發(fā)器MAX485，由單片機(jī)的TXD和RXD串行口發(fā)送和接收。解碼器

20、的單片機(jī)有一個規(guī)定的位置碼，CPU不斷查尋RXD口數(shù)據(jù)，當(dāng)判別位置數(shù)據(jù)為本解碼對應(yīng)位置時，讀入操作數(shù)據(jù)，再判別是何種控制功能，發(fā)出對應(yīng)的控制信號。圖4為RS485通訊接口電路。為了提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目垢蓴_性，MAX485為+5V單獨(dú)供電，采用高速光耦6N137與其他的電源完全隔離，不共地。由于傳輸線較長且現(xiàn)場可能有電磁干擾，所以在傳輸線上并聯(lián)瞬變電壓抑制器TVSC，串聯(lián)熔斷器，傳輸線有屏蔽層的電纜。    b)通訊協(xié)議與指令結(jié)構(gòu)監(jiān)控指令可以簡單地分：視頻切換、音頻切換、電話會議、報警輸入、報警布撤防、緊急報警輸入、模擬采集、采集設(shè)置、請求讀入采集量、行動輸出、遙控等1

21、1種指令類型。這里僅介紹與云臺鏡頭控制有關(guān)的指令。指令類型5：（解碼器使用）說明：遙控指令，有2個字節(jié)參數(shù)前1個字節(jié)表示狀態(tài)字；第99狀態(tài)表示遙控云臺、鏡頭。其它狀態(tài)用戶自定義。后一個字節(jié)，當(dāng)?shù)?9狀態(tài)（前1字節(jié)為99）時，高4位代表云臺動作，低4位代表鏡頭動作。具體描述如下：云臺動作：0不動作 1向上運(yùn)動 2向下運(yùn)動 3向左運(yùn)動4向右運(yùn)動 5左上方向 6左下運(yùn)動 7右上方向8右下方向 9自動掃描鏡頭狀態(tài)：0鏡頭不動 3光圈變大 6光圈變小3景深不動 2景深遠(yuǎn) 5景深變近6焦距不變 1焦距變遠(yuǎn) 4焦距變近發(fā)送中指令格式如下：aa,參數(shù)長度，源，宿，類型，參數(shù)，校驗(yàn)和除參數(shù)一部分可以是0n個字節(jié)

22、外，其它都為1個字節(jié)。aa為指令頭。參數(shù)長度為參數(shù)部分的字節(jié)數(shù)（099），源為信源的位置編號，宿為信宿的位置編號。類型為1個字節(jié)，分高4位與低4位兩部分，高4位表示傳遞雙方方式。定義為：高4位為0是下行指令（計算機(jī)發(fā)給解碼器），高4位不為0是上行6指令（解碼器發(fā)給計算機(jī)），低4位就是前面介紹的指令類型號。校驗(yàn)和為除幀頭以外的其余各字節(jié)之和與256的余數(shù)。    例：如主機(jī)發(fā)送控制命令給3#解碼器，命令格式如下：云臺上 aa 02 00 03 05 99 10 xx鏡頭焦距遠(yuǎn) aa 02 00 03 05 99 01 xx其余類推。要解決總線上的沖突，保證指令的正確

23、傳輸，需要一個好的通信協(xié)議。通信協(xié)議分兩個部分：一是發(fā)送前解決沖突問題，二是發(fā)送時要保證發(fā)送的正確性。（1）當(dāng)一方需要發(fā)送指令時，判斷信道上有沒有人在發(fā)指令。如果有，直到指令發(fā)送完再等待10ms；（2）發(fā)一隨機(jī)數(shù)（一般為自己的帳號），再接收這個數(shù)，判斷是否正確。正確則表示無沖突發(fā)生，進(jìn)行下一步操作；不正確表示沖突發(fā)生，等待一隨機(jī)時間，轉(zhuǎn)到（1）。（3）當(dāng)發(fā)送指令時為保證指令的正確性，須遵從以下協(xié)議；發(fā)送方：發(fā)送后須等到確認(rèn)指令后才能把此指令從發(fā)送隊(duì)列里刪除。如果未收到確認(rèn)，則隔一段時間重發(fā)一次（時間間隔設(shè)定為10ms）；重發(fā)三次后，仍未收到確認(rèn)，則把此指令從隊(duì)列里刪除；同時，給出出錯信息，當(dāng)發(fā)

24、送方收到重發(fā)指令后，應(yīng)立即重發(fā)。但重發(fā)次數(shù)不能超過三次，超過三次后，也把指令刪除，同時給出信息。接收方：當(dāng)收到正確指令時，應(yīng)馬上發(fā)回確認(rèn)指令；若接收錯誤，應(yīng)馬上發(fā)回重發(fā)指令。注意：凡是應(yīng)答指令，不應(yīng)放在發(fā)送隊(duì)列中，而是即時產(chǎn)生馬上發(fā)送出去，且不用遵循發(fā)送前的信道爭用協(xié)議，因?yàn)閰f(xié)議本身保證此時馬上發(fā)回會有任何沖突。在設(shè)計無觸點(diǎn)云臺鏡頭通訊控制電路的過程中，充分考慮了電路的簡易實(shí)用性，力求達(dá)到較高的性價比。目前該設(shè)計已經(jīng)應(yīng)用到電視監(jiān)控系統(tǒng)中，取得了較好的實(shí)用效果。5.5無線遙控發(fā)射接收模塊 1）產(chǎn)品信息  產(chǎn)品名稱：200米四鍵遙控模塊 價格：20元/個外形尺寸：58x38.5

25、x13毫米 發(fā)射功率：20毫瓦 工作電流：14毫安 工作電壓：12V A27報警器專用電池圖為發(fā)射器外形，面板上有A、B、C、D四位操縱按鍵及一個發(fā)射指示燈。發(fā)射機(jī)內(nèi)部采用進(jìn)口聲表諧振器穩(wěn)頻，頻率一致性非常好，穩(wěn)定度極高，工作頻率315MHZ頻率穩(wěn)定度優(yōu)于105，使用中無需調(diào)整頻點(diǎn)，特別適合多發(fā)一收等無線電遙控系統(tǒng)使用，而目前市場上的一些低價位無線電遙控模塊一般仍采用LC振蕩器，穩(wěn)定度及一致性較差，即使采用高品質(zhì)微調(diào)電容，當(dāng)溫度變化或者震動后也很難保證已調(diào)試好的頻點(diǎn)不會發(fā)生偏移，造成發(fā)射距離縮短。圖中兩發(fā)射器效果一樣，只是外表不同。2）無線遙控發(fā)射模塊面板上有A、B、C、D四位操縱按鍵及一個發(fā)

26、射指示燈。因?yàn)橐獫M足遠(yuǎn)距離遙控，所以發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率比較大，當(dāng)然發(fā)射電流也比普通的遙控模塊大許多，市場上常見的200米遙控模塊的發(fā)射電流一般在10毫安左右，而這種1000米發(fā)射機(jī)的發(fā)射電流，當(dāng)天線不拉出時約20毫安，遙控距離在300米左右，當(dāng)天線全部拉出時發(fā)射電流增大到60毫安，遙控距離在開闊地大于1000米。3）無線遙控接受模塊這是超再生接收機(jī)等效電路圖 接收模塊采用SMD貼片工藝制造生產(chǎn)，為超再生接收方式，它內(nèi)含放大整形及解碼電路，使用極為方便。1.天線輸入端有選頻電路，而不依賴1/4波長天線的選頻作用，控制距離較近時可以剪短甚至去掉外接天線   2.接收電路

27、自身輻射極小，加上電路模塊背面網(wǎng)狀接地銅箔的屏蔽作用，可以減少自身振蕩的泄漏和外界干擾信號的侵入。3.接收機(jī)采用高精度帶骨架的銅芯電感將頻率調(diào)整到315M后封固，這與采用可調(diào)電容調(diào)整接收頻率的電路相比，溫度、濕 度穩(wěn)定性及抗機(jī)械振動性能都有極大改善?？烧{(diào)電容調(diào)整精度較低，只有3/4圈的調(diào)整范圍，而可調(diào)電感可以做到多圈調(diào)整?？烧{(diào)電容調(diào)整完畢后無法封固，因?yàn)闊o論導(dǎo)體還是絕緣體，各種介質(zhì)的靠近或侵入都會使電容的容量發(fā)生變化，進(jìn)而影響接收頻率。另外未經(jīng)封固的可調(diào)電容在受到振動時定片和動片之間發(fā)生位移；溫度變化時熱脹冷縮會使定片和動片間距離改變；濕度變化因介質(zhì)變化改變?nèi)萘?；長期工作在潮濕環(huán)境中還會因定片

28、和動片的氧化改變?nèi)萘?，這些都會嚴(yán)重影響接收頻率的穩(wěn)定性，而采用可調(diào)電感就可解決這些問題，因?yàn)殡姼锌梢栽谡{(diào)整完畢后進(jìn)行封固，絕緣體封固劑不會使電感量發(fā)生變化，而且由于采用貼片工藝，所以即使強(qiáng)烈震動也不必?fù)?dān)心接收頻點(diǎn)漂移，接收電路的接收帶寬約500KHz，產(chǎn)品出廠時已經(jīng)將中心頻率調(diào)整在315MHz，接收芯片上的微調(diào)電感約有5MHz頻率的可調(diào)范圍，使用時不要輕易變動，以免影響性能。6軟件設(shè)計6.1機(jī)器人主程序控制流程圖查詢運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)散轉(zhuǎn)表開始狀態(tài)運(yùn)行子程序等待設(shè)置參數(shù)，待命狀態(tài)PE1中斷更改運(yùn)行參數(shù)結(jié)束解碼程序，接收數(shù)據(jù)火災(zāi)檢測子程序結(jié) 束重新設(shè)定TIMER定時TIMER定時中斷（T=1S）溫度檢

29、測子程序6.2自動避障算法及程序控制避障系統(tǒng)需要的重要數(shù)據(jù)，是機(jī)器人與障礙物的距離參數(shù)。使用紅外光電傳感器檢測前方?jīng)]有障礙物，本設(shè)計采用了三個紅外光電開關(guān)相差45°安裝。安裝布局如圖6.1。1）2） 圖6.1 紅外光電開關(guān)安裝布局 檢測障礙物位置與行走策略見表6.1所示。3） 表6.1 檢測障礙物位置與行走策略障礙物位置傳感器1傳感器2傳感器3行走策略無000繼續(xù)前進(jìn)正前010隨機(jī)左右轉(zhuǎn)左100右轉(zhuǎn)右001左轉(zhuǎn)左前110右轉(zhuǎn)右前011左轉(zhuǎn)左前右111轉(zhuǎn)180°后，向前行根據(jù)上圖，在程序中建立決策跳轉(zhuǎn)表。 YN調(diào)用行走策略子程序有無障礙物？查詢決策跳轉(zhuǎn)表向前行駛開始采集傳感器

30、的數(shù)據(jù) 圖6.2 自動避障程序控制流程圖6.3串口通信參數(shù)設(shè)置智能安防軟件使用串口通信設(shè)置函數(shù)CcommSettingDlg()設(shè)置使用的串口號、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位等, 并將設(shè)置保存在注冊表中“我的電腦/HKEY_CURRENT_USER/Software/Alert/PortSetting/”鍵下。其主要實(shí)現(xiàn)方法和代碼如下: 1) 加入全局函數(shù)GetSetting 和SaveSetting 完成注冊表設(shè)置讀寫工作:GetSetting (Cstring key, Cstring ValueName);Void SaveSetting(Cstring key, Cstring ValueName,

31、Cstring value); 2) 加入對IDOK 控件的BN_CLICKED 消息響應(yīng)函數(shù)OnOK, 將串口通信設(shè)置寫入注冊表中。6.4實(shí)時監(jiān)控 為了及時地獲取布防觸發(fā)器的報警信號, 程序需要打開一個定時器, 時間間隔通常設(shè)置在幾十毫秒和幾秒之間。如果太短, 計算機(jī)響應(yīng)不過來, 太長則會影響事件的實(shí)時捕捉。我們使用SetTimer( )函數(shù)來定義時間間隔, 然后用OnTimer 函數(shù)響應(yīng)定時器的WM_TIMER 消息, 該函數(shù)需要完成如下監(jiān)控布防設(shè)置: 讀取布防參數(shù)中設(shè)置為可用的端口, 獲得發(fā)生的觸發(fā)事件編碼, 進(jìn)行編碼識別。然后向觸警參數(shù)中設(shè)置的端口發(fā)送相應(yīng)的觸警動作編碼。該任務(wù)由Spy

32、On 完成, 首先檢測各并行口輸入, 若有觸發(fā)事件,則調(diào)用ProcessLook 處理觸發(fā)事件。SpyOn 主要代碼如下:GetPortVal (lptPortArrayi, &portVal, 1);ProcessLook (BYTE) portVal, FALSE);表進(jìn)行更新。該任務(wù)由UpdateLog 完成。如果日志數(shù)目有變化, 則更新。然后顯示更新后的記錄。UpdateLog主要代碼如下:CAlertApp* pApp = (CAlertApp*):AfxGetApp( );m_pRsLogOpen (m_bstrSQL,(IDispatch*)pAppm_pConnection, adOpenStatic, adLockOptimistic, adCmdText);If (m_cntLog! = m_pRsLogRecordCount)m_cntLog = m_pRsLo