毕业论文-基于单片机的智能吸尘器

1、基于单片机的智能吸尘器龙岩学院毕业设计 题目： 基于单片机的智能吸尘器 专业： 电子信息工程 学号： 二一六年六月一日基于单片机的智能吸尘器【摘要】随着人们生活节奏加快和社会不断发展和进步，加上现在人口急剧膨胀人口老年后越来月严重，于是为了从处理家务繁琐的事情中解脱出来，成为越来越迫切的需求。本文介绍智能循迹吸尘器，可以初步实现无人情况下，利用红外感应原理，以单片机为核心，电机驱动、传感器等按照预先设定的模式在无人情况下自动完成任务，并且自带PM2.5检测系统可以为家居环境进行检测十分人性化，有效的的提高了生活质量，并且吸尘分为二档，对一些路面进行有效清理吸尘。【关键词】：单片机 电机驱动 红外感应Based on single chip microcomputer intelligent vacuum cleaner【Abstract】With the accelerated pace of life and the continuous development of society and progress, and now rapid population expansion o

2、f the elderly population after more and more serious, so to extricate from the tedious chores things become more and more urgent demand.Is introduced in this paper intelligent tracking cleaner, can initially achieve unmanned, in accordance with the requirements of tracking task of tracking route around the cleaning. He is self-contained power supply, using the principle of infrared induction, automatic identification and selection of routes, including the use of a microcontroller, motor drive, s

3、ensors, etc. according to the preset mode in no case automatically completes the task, and comes with PM2.5 detection system for the home environment were detected very humane, effectively improves the quality of life, and vacuum divided into second gear, effective clean dust on the pavement.【Key words】: single chip microcomputer motor drive infrared sensor目 录第一章绪论41.1家用智能吸尘器概述41.2智能吸尘器的研究目的和意义51.3研究内容5第二章智能吸尘器总体设计方案62.1整体设计方案62.2系统基本组成62.3整体功能实现的过程6第三章硬件电路的设计83.1单片机电路设计83.2晶振电路83.3红外循迹循迹模块：93.4

4、 LM393模块：103.5 PM2.5模块113.6 ADC0832模块：123.7L293D电机驱动模块：133.8 吸尘模块：14第四章系统软件设计154.1软件设计流程15第五章系统总体调试165.1硬件测试16结论18致 谢19参考文献20附录一21附录二32附录三33第一章绪论1.1家用智能吸尘器概述随着现代化进程不断加快，机器人被运用到各个行业不管是民用还是工用都起到不可替代作用甚至于军工产品都有它的身影。传统的家用吸尘器需要人为实时操作，并且受制于电源插座位置和电源线长短的影响有很多弊端于是就是有了家用智能吸尘器诞生。家用智能吸尘器被称为Household intelligent vacuum cleaner 简称：HIVC 其实现功能的基本是智能循迹小车可追溯到上世纪五六十年代研发出来的新型智能搬运机器人，以智能循迹为前提加上吸尘功能的高端家用设备，而且在发达国家早已采用机器人对工厂、医院、学校、车站一些开阔地面进行智能清洁，日本的东日本铁路公司和shinko电气公司和Howa工业有限公司合作研制出了用于在一些例如车站、机场开阔地面的清洁机器人，有效节约成本又非常高效

5、完成任务。松下公司的自动清扫机器人可以清扫砖地、木质地板、地毯，在美国的Denning公司和windsor公司合作研制出高端的具有高精度激光导航系统的吸尘机器人它是采用超声波传感器测距，这些公司具有相当的设计经验，只要把机器人放在第地面上就可以自动开始工作不会出现“碰壁”的现象，用简单的几个按键实现操作我国在浙江大学是比较早开始这一方面的研究，研究是在九十年代末并在两年后成功设计出一个有着自主吸尘功能的吸尘器并且和其他研究机构一起研究后在2003的时候进行了大幅度改良在性能上有了相当提高，采用局部遍历和方法随机相结合的算法进行清洁路径的选择达到高效率的清扫目的，在使用到一定时间后报警提示进行充电，由于是可循迹功能的吸尘器可以返回到起始地进行充电保证下次清洁任务顺利完成。其实在美国1869年有一家公司就生产出了电动吸尘器“龙卷风”也就是在那个时候有了吸尘器的一个模型奠定了现代吸尘器的概念和基础。在1900年的时候英国工程师对这个吸尘器模型进行改进，使用了一个笨重的吸气装置并且安装在马车上使用。吸尘器一般分为：立式吸尘器、便携可提式吸尘器、横卧式吸尘器、圆桶式吸尘器。立式吸尘器一般在美国、

6、欧洲比较常见，这跟美国欧洲的建筑风格、室内布局和人文价值观有关系在清洁墙面、清洁窗帘、清洁床单、清洁家庭器具方面具有很大的优势。便携可提式吸尘器一般在我国的小岛台湾，还有我过大陆部分地区适用，体积小、占地面积少、使用方便、而且可以对键盘、汽车、电器等等进行清洁具有非常大的优势，但是功率会比较小，吸力不够。圆桶式吸尘器一般是作为专业的清洁公司使用，他们清洁面积大，使用频率也大、功率大、容量也大，方便专业的清洁公司操作。横卧式吸尘器一般在东南亚地区使用，由于东南亚国家雨水多，这种型号适应雨水多的环境，外型小巧玲珑，存放方便也是使用时间长的吸尘器，在东南亚受到广泛好评。1.2智能吸尘器的研究目的和意义我国的市场是具有非常旺盛的生命力，在社会的发展如此迅速，人们生活的水平有了很大的提高达到了小康水平，人们就很渴望从繁琐的生活中解脱出来同时节约时间成本和人工成本，体积小操作简单易懂尤其是在有老人的家庭里方便老人的使用具有十分广阔的前景，截止到现在我国也有很多相关的研究工作特别是在机器人的移动方面和机器人的控制方面有很多的科研工作者还有科学家正在这方面不懈的努力取得了很大的成绩一些国外的学者和科学

7、家十分愿意来中国交流学习共同提高，所以为智能吸尘机器人的研究开发提供了非常好的技术保障，因此智能吸尘机器人以价格、成本都相对较低的姿态进入市场将会具有非常打的潜力,在未来也是具有非常大的潜力，社会的发展是朝着高科技高技术和智能化的方向前进，人工劳作会浪费和占用时间降低时间的利用率非常不利于人类生活，不利于提高生活质量。这是成为家庭小家电使用的潮流，几乎成为每个家庭必备的家电，这被称为智慧型小家电并且广泛受到老百姓的欢迎，对一些家庭清洁死角是非常头疼的事情，但是采用智能吸尘器这个问题可以得到很好的解决，体积小，轻便可以很容易的进入死角进行清洁，这样节约大量的时间同时又起到清洁的效果解决了很多家庭的苦恼，体现科技丰富生活并且应用于生活的概念极大提高品质和生活的乐趣。同时智能吸尘器的应用前景十分广阔，在火车站、在汽车站、在大型超市、在一些大型的公共场所，由于场地面积大如果采用人工清洁的话会消耗大量的人力物力财力，同时清洁的效果没有预期的高，如果采用智能吸尘器进行清洁则或节约大量的人力物力和财力，同时释放大量的劳动力，不会让资源二次浪费高效环保舒适，而且不会存在人事纠纷劳动纠纷，机器的利用率高

8、只需要对机器进行保养定时充电按时保养一般情况下使用都不会有太大的麻烦，随时调用机动性和工作效率是人工劳作无法比拟。这个智能吸尘器在一些危险的地方，比如：瘟疫流行地区、地震灾区、火灾现场等等，一些人类难以到达的地方，就可以发挥巨大作用，在瘟疫流行的地区容易感染病毒，使用它就可以避免不必要的人员感染增加不必要的麻烦，减少社会压力减少家庭成员的痛苦，而且可以有效增加清洁效率，它可以做到随时循环使用在任何时间任何地点。1.3研究内容总体的方案是设计一个可循迹的智能小车在一个规定的轨道内做圆周运动，轨道采用黑色跑道加上白色地面模拟路线，完成指定路线的循迹从而实现基本运动的功能，在此基础上用风扇模拟吸尘器就沿路进行吸尘并且采用两档控制风速来模拟吸尘器的吸尘的吸力，因为在现实生活中有些区域需要加大吸尘器的吸力从而达到清洁的目的，在此基础之上又加装PM2.5空气检测装置与之配套，可以实时监查空气质量同时也可以查看吸尘效果，对于一些还存有PM2.5值偏高的区域可用speed+功能加大吸力，达到清洁的目的，这种家用智能吸尘器与传统的吸尘器相比优势明显同时体积也小便于存放，操作简单明了功能全面，性价比高。让

9、这种高科技进入生活，可以大幅度提高生活的质量。第二章智能吸尘器的总体设计方案2.1整体设计方案智能吸尘器系统采用简单实用的设计方案，在小车的前端设置两个高发射红外光二极管和有高灵敏光电晶体二极管组成的传感器循迹模块配合PM2.5空气质量检测和吸尘功能统一实现，重点突出可循迹可吸尘，PM2.5是对空气质量也就是吸尘效率的一个参考，对于循迹模块是采用判断黑线路径，经过STC89c51通过I/O口控制L293D驱动模块改变两个直流电机的工作状态，左右轮差速实现的转向，最后实现循迹吸尘，吸尘是调节档位一共2档。2.2系统基本组成智能小车系统框图如下： 单 片 机路径直流电机驱动模块红外光模块吸尘模块PM2.5模块A/D转换图2-2 智能吸尘小车结构图2.3整体功能实现的过程通过小车循迹实现的吸尘和PM2.5值探测的功能，首先使用黑线作为小车的跟踪目标，在小车的前端有2组红外二极管，分别有接受和发射功能，它能追踪黑线的路径，通过LM393电压比较器把数值传送到单片机，单片机处理信息后，将控制命令输出到驱动模块，控制电机转速，保证小车跟进路线，其次吸尘功能的实现是使用按键控制风扇的转速模拟吸尘器，按键有2档一个是speed+和speed-可以在小车一边循迹一边吸尘达到清洁的目的，在PM2.5检测方面，通过感应大气中的灰尘浓度检测出电压值通过ADC0832模数转换经过单片机并在液晶显示屏上显示出来。其中还需要说明的是：采用STC89C51单片机为主控芯片，在小车的电机中内部有减速齿轮，

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