原创 【TI博客大赛】【原创】《360度室内火焰检测系统》中篇

第二章     系统的硬件设计与实现

硬件电路的设计是检测系统的基础。本模块采用了AVR ATmega16作为核心控制处理器，并在此基础上增加了接口电路板组成整个硬件系统。下面对硬件设计中除了AVR最小系统以及电机之外的其他主要的模块设计进行讨论。

2.1 电源模块

电源模块为系统其他各个模块提供所需要的电源。为了方便，直接采用电脑USB输出5V电压。

2.2步进电机驱动电路设计

ULN2003 是高耐压、大电流、内部由七个硅NPN 达林顿组成的驱动芯片。ULN2003 的每一对达林顿都串联一个2.7K 的基极电阻，在5V的工作电压下它能与TTL和COMS电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理数据。ULN2003 工作电压高，灌电流可达500mA，并且能够在关态时承受50V的电压，输出还可以在高负载电流并行运行。ULN2003 的封装采用 DIP—16或SOP—16。ULN2003可以驱动7个继电器，具有高电压输出特性，并有共阴极的续流二极管使器件可用于开关型感性负载。每对达林顿管的额定集电极电流是500mA，达林顿管还可以并联使用已达到更高的输出电流能力。

步进电动机驱动原理图如图2所示。

图2 步进电机驱动电路

2.3本章小结

    根据硬件系统的设计，得出系统参数如下表1所示：

表1 系统硬件参数

第三章     理论分析与算法实现

3.1基于火焰检测的运动模型

    经我们考虑，大致可以分为以下三种情况。

情况一：

情况二：

情况三：

火焰传感器探头由起始位置（见箭头0）旋转进入或离开火焰（见箭头1），记录电机步数，继续旋转离开或进入火焰（见箭头2），记录电机步数。回到起始位置，经计算后指向火焰中心（见箭头3）。

3.2控制算法

       设在火焰传感器旋转一周的过程中，分别记录的箭头1、箭头2的步数为A、B，电机转动一周总步数为N。

情况一：

       箭头3的步数=B+(B-A)/2

情况二：

      箭头3的步数=B+(B-A)/2+N/2

情况三：

箭头3的步数=-(B-A)/2（“-”代表电机逆时针旋转）

第四章     软件系统设计与实现

软件流程图如下：

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