基于单片机的智能吸尘器控制系统的设计pdf

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1、电了技术.基于单片机的智能吸尘器控制系统的设计吉林化丄学院信息与控制丄程学院孙立辉【摘要】本文介绍了一种以单片机STC89C52为核心的智能吸尘器控制系统的设计方案，阐明了该系统的总体结构和各模块的功能。本系统采用混沌遗传箄法可以实现自动循迹、避®、吸尘等功能，可以实现家庭、宾馆等室内环境的自动渴洁，具有广阔的市场前彔。【关键词】单片机；智能吸尘器；传感器；混沌遗传算法；控制1•引言智能吸尘器是在无人指导下对房间地ifti进行沾扫的智能机器人系统。这种系统集计算机技术、传感技术、机械技术为一体，已经成为智能机器人研

2、究热点方向之一。作为智能机器人的一个应用，从技水层而讲，智能吸尘器比较几体地体现了移动机器人的多项关键技水，具有较强的代衣性。从帘场前景讲，智能吸尘器将大大降低劳动强度，提窃劳动效率，适用于家庭和公共场馆的室内淸洁。W此开发智能吸尘器既具存科研价位，乂爲奋广阔的市场前贵。本文将介绍一种以基r单片机的智能吸尘器控制系统的硬件及软件的实现方法。2.系统的总体设计系统的总体设计框阁如阁1所示，本系统采川单片机为主控制器，电机驱动电路现吸尘器行走及吸尘，避降电路作用足可以避开障碍物，循迹电路能实现足否检测到垃圾，乐力检测电路

3、可以检测到垃圾杣足否已满，并通过报矜屯路加以提醒，按键电路实现时间的调整并通过显示电路实时砹示。3.3寻迹电路的设计木系统的循迹电路能够实现吸尘器对垃圾的检测。循迹屯路采用光电对筲，通过光电对管对外部信号进行采粜转换，迕通过信兮处理电路处理后送入申片。光电对管循迹电路如图3所示。当没有光反射回来时，光电对管中的三极管不导通,P1.2为髙电平，表示检测到垃圾。当苻光反射冋来时，光电对管中的三极管导通，P1.2为低电平，没有检测到垃圾C图3导迹电路3.4超卢波避障电路的设计(1)超卢波发射电路的没计超声波发射电路如图4

4、所示，山印-片机AT89S52的P1.6口发出同步脉冲信号，该同步脉冲信号启动多谐振荡器，使K•输出40kHz的尚频屯压信号，经过整形直接加莖超声波换能尖。根裾逆电压效应，产虫藤动频率为40kHz的超声波。3.5垃圾桶检测装邋的没计垃圾桶检测裝货采川电阻应变式敏传感器，当垃圾桶内的垃圾量达到一记的离度时触发产生一个物理虽变化，具体实现电路如图6所示，当电阻应变片fh:敏传感器被触发时，电阻应变八的附位产生变化，应变电桥RP输出的电压也随之而变,应变电桥输出的电压微弱，经过TCL7650和LM358两级放大后与设定值

5、相比较，垚超过设定值时，P1.0为低电平，实施报警提示。图6垃圾桶检测电路3.6电机驱动电路的设计本设计中的控制系统足通过步进IL机挖制吸尘器运动，采用芯八L298N作为电机驱动芯片，电机驱动电路如阁7所示。将1N1、IN2和IN3、IN4两对引脚分别接入单片机的扩展接口PR1、PR2、PR3、PR4个端口，输出迕续的脉冲信号控制转速，改变绕绀脉冲信号的顺序即吋实现吸尘器的前进或后退。图1系统总体设计方框图2.电路的硬件设计3.1最小系统的设计AT89S52单片机是ATMEL公司推出的高档型AT89S系列单片机中的增

6、强型产品。AT89S52攰一个低功耗、髙性能CMOS8为单片机，片内含8KBytesISP的可反兑擦写1000次的Flash只读程序存储器。期间采川ATMEL公司的髙密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构。芯片内集成了通用8位屮央处理器和ISPFlash存储笮元，功能强大的微堺计算机的AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供商性价比的解决方案。单片机敁小系统是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统，包括单片机、品振电路、兌位电路。3.2I/O扩展电路本系统需耍实现的功能较多

7、，只用单片机本身的I/O口很难实现，因此，为了满足系统耍求，采川一块T/0扩展芯片8255A來扩展所需要的I/O门。I/O接门扩展屯路如图2所示。图4超声波发射电路(2)超声波接收电路的设计超声波接收屯路如图5所示，超声波接收器将接收到的冋波信号转换后经过0.056uF的电容初步滤波，进入CX20106A的1脚，经过CX20106A的前置放大器,限幅放大，带通滤波器(中心频率为40kHz)，检波器及比较器，最后经过lAl部的整形电路，从7脚输出至AT89S52单片机的外部中断0(P3.2)口。当芯片接收到40kHz

8、的信号时，7脚的输出由高电平转换为低电平，单片机外部中断0口检测到输入信号的F降沿或者低电平时，立即产生屮断，同时停止定时/计数器T0。从而得到超声波的回波时间t,得到距离障碍物的距离。图7电机驱动电路3.7显示电路的没计显示电路劣现对吸尘.器的定吋显示，本系统采用数码管动态站示，显示电路如图8所示,采用4511对共阴极数码管进行段驭动，采川