基于ATmega48单片机的简易灭火机器人设计

4机器人的执行器

本设计的主要执行装置采用的是电机，根据不同的控制要求电机可以分很多种，有直流电机、步进电动机、舵机、伺服电动机等等。各种不同的电机有各自不同的控制方式，和工作特

性。本设计的执行器主要包括机器人的行进系统和灭火装置，底盘驱动需要控制简单方便，价格便宜，对控制精度没有过高要求，所以可选择小型直流电动机，额定电压DC9V，额定转速200r/min。该灭火机器人的灭火机构设计采用一个离心水泵，所以同样选择一个直流电动机即可。

5 机器人的控制器

控制器是机器人的“大脑”，是机器人的核心部分，其主要功能有：①机器人行动的规划，使机器人有序的工作;②了解工作环境，采集和存储工作现场的信息，并进行火灾情况的判断和分析;③与外界进行信息的交互。

针对本设计选择控制器的问题，综合比较了51单片机与AVR单片机，由于AVR单片机具有编程灵活，使用C语言编程更容易，并自带PWM功能，支持ISP功能，而且中断源比较多。相比较而言51单片机抗干扰性能差，需要外围电路复杂，没有自带的PWM和AD功能，而且中断源少。综合这些特点及本设计的控制要求和设计思路，最终选择AVR单片机ATmega48作为控制器。

5.1ATmega48单片机的引脚排列及各管脚功能介绍

5.1.1 信号引脚介绍：

如图3所示。

★输入/输出口线

I/O口线：ATmega48单片机有3组I/O接口，即PB口、PC口和PD口。其中，PB口(PB0～PB7)和PD口(PD0～PD7)为8位I/O口，PC口(PC0～PC6)为7位I/O口。

★AGND 模拟/数字转换器的电源地

★AVCC 模拟/数字转换器的电源

★AREF 模拟/数字转换器的参考电源输入端

★VCC 电源

★GND 电源地

5.1.2 编程软件介绍

ICCAVR 是一种使用符合ANSI 标准的C语言来开发微控制器MCU程序的一个工具，它有以下几个主要特点：ICCAVR 是一个综合了编辑器和工程管理器的集成工作环境IDE，可在WINDOWS 下工作。

5.2 电机控制电路设计

本设计采取PWM调速控制电动机转速，采用Mega48的16位定时计数器1来产生PWM波形，相位与频率修正PWM 模式，可以产生高精度的、相位与频率都准确的PWM波形。本电路采用H型驱动电路改变电机电枢电压的极性，实现电机的正反转，用单片机产生的PWM脉冲波形触发H桥的功率元件，实现对电机的斩波调速。如图4所示：A路PWM从PB1输出接L298的IN1，同时经反向器接IN2;B路从PB2输出接L298的IN3，同时经反向器接IN4。L298的输出OUT1、OUT2接一个电机，OUT3、OUT4接一个直流电机，PWM波经L298放大后驱动电机进行调速。

图4 直流电机驱动电路

图5 H桥工作原理图

L298里面有两组H桥，可以驱动两个小型直流电动机。如图5所示每一组H桥有四个三极

管，当输入为高电平时，T1、T4导通，电流流向如图中实线所示，假设电机为正转;当输入为低电平时，T2、T3导通，电流流向为虚线所示这时电机反转。那么在一个周期内的直流平均功率为正，则电机正转，直流平均功率为负，则电机反转。比如说：80%占空比时，电机正转;20%占空比时电机反转;50%占空比时电机停转。

6 小结

本设计采用性价比较高的AVR单片机ATmega48作为控制器，设计了一款简易的灭火机器人模型。本设计的灭火机器人还存在一定的技术问题，机器人的活动范围受到局限，反应不灵敏以及干扰问题。在探测火源以及灭火方式还有很大的完善空间。而且，一种灭火机器人不可能适用于不同的建筑场合。因此，必须研究不同建筑结构特殊性，有针对性的研制相应的灭火机器人，以使灭火机器人发挥最大的作用。