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单片机自动清洁机器人设计(电路图+原理图+流程图+源程序)

更新时间:2010-5-13:  来源:毕业论文

单片机自动清洁机器人设计
最近在电视看到一款能够遥控移动的吸尘器,圆形的和遥控汽车差不多,我感觉到如果再不把自己的想法写出来,自己的创意会被很多人实现,我几年前就想设计一款能够打扫卫生的机器人,直到看到电视里的那个东西,我意识到,
我要自己做一个出来。
移动机构是清洁机器人的主体,决定了清洁机器人的运动空间,一般采用轮式结构。传感器系统一般采用超声波传感器、红外光电传感器、接触传感器等构成多传感器系统。随着近年来控制技术、传感技术以及移动机器人技术等技术的迅速发展,智能清洁机器人控制系统的研究和开发已具备了坚实的基础和良好的发展前景。吸尘系统在原理上与传统立式吸尘器相同,主要是在结构设计上更多考虑结构尺寸、集成度以及一些辅助机构的合理布置和利用,以此来提高能源利用率和工作效率。现在的智能清洁机器人通过软硬件的合理设计,使其能够自动避开障碍物,实现一般家居环境下的自主清洁工作。
它的主要功能有: 1 能够自动熟悉地形,了解房间布局,感知自己的方位,记录和分析环境卫生状况,容易脏的地方多打扫,干净的地方少打扫,节省能源。2能够自动补充能量。当检测到电源不足时,自动找到电源,并充电。充电结束自动专为待机状态。3当垃圾装满后自动打包,并将垃圾放到主人指定的地点。4能够检测主人是否在家,只有当主人不在家时,才出来打扫卫生,主人在家时机器人休息。保证不影响主人的正常生活。
可行性分析:1应用超声波测距和滚轮定位就可以测到自己的位置,给据吸入垃圾量的多少,就可以分析出,那干净那里脏.2应用简单的空中加油技术就可以把自动充电搞定。检测电源能量多少,和是否充满就更简单了.3垃圾打包只用简单的打包技术就可以解决.4机器人上装上热释红外探测器就知道主人在不在了..5剩下的功能,好多玩具里都有,只要把吸尘器和遥控车结合起来就搞定了
1  系统整体方案设计
1.1 制作清洁机器人的任务与要求:
任务: 清洁机器人在场地上任意运动并吸尘,当遇到障碍物时,可自主避开障碍物绕道继续运动(轨迹由团队设定)。将场地内的粉尘及垃圾彻底清除干净。
要求:
(1).场地:2m*2m;
(2).根据任务要求制作出机器人模型,要求机器人整体美观、精致;
(3).根据任务要求设计出电路硬件、并编写软件;
(4).要求清洁机器人清洁完场地所有垃圾。
1.2 系统方案的整体设计:
本次实训的的过程可以分为以下几个方面来执行:首先是单片机最小系统的制作,我们这次选用的单片机的型号为市场上较为常见的AT89S52单片机。利用编写程序来解决机器人的行走轨迹以及当遇到障碍物时的处理办法即当遇到障碍物时的行走路线。至于电机,我们团队选用的每分钟旋转150rpm的直流电机。为了简化电路,我们使用集成有桥式电路的电机专用驱动芯片L298,性能比较稳定可靠。我们本次选用的是实训常用的红外线避障传感器。至于吸尘器我们选用的是
2  系统硬件的设计:
电路板的制作:
(1)单片机最小系统:
2.1 、AT89S52主要特性
  ● 与MCS-51单片机产品兼容
   ● 8K字节在系统可编程Flash存储器
   ● 1000次擦写周期
   ● 全静态工作:0Hz—33MHz
   ● 32个可编程I/O口线
● 2个16位定时器/计数器
● 6个中断源
● 全双工UART串行通道
● 低功耗空闲和掉电模式
● 掉电后中断可唤醒
● 看门狗定时器
● 双数据指针
● 灵活的ISP编程(字或字节模式)
● 4.0---5.5V电压工作范围
2.2、内部结构
   图3-1 是单片机AT89S51的内部结构总框图。它可以划分为CPU、存储器、并行口、串行口、定时/计数器和中断逻辑几个部分。论文网www.lwfree.com
● CPU由运算器和控制逻辑构成。其中包括若干特殊功能寄存器(SFR)
● AT89S52时钟有两种方式产生,即内部方式和外部方式。(如图3-2所示)
● AT89S51在物理上有四个存储空间:片内/片外程序存储大路、片内/片外数据存储器。片内有256B数据存储器RAM和4KB的程序存储器ROM。除此之外,还可以在片外扩展RAM和ROM,并且和有64KB的寻址范围。
● AT89S51内部有一个可编程的、全双工的串行接口。它串行收发存储在特殊功能寄存器SFR的串行数据缓冲器SBUF中的数据。
 图3-1 AT89S51 内部结构框图
● AT89S51共有4个(P0、P1、P2、P3口)8位并行I/O端口,共32个引脚。P0口双向I/O口,用于分时传送低8位地址和8位数据信号;P1、P2、P3口均为准双向I/O口;其中P2口还用于传送高8位地址信号;P3口每一引脚还具有特殊功能(图3-3),用于特殊信号的输入输出和控制信号。
● AT89S51内部有两个16位可编程定时器/计数器T0、T1。最大计数值为216-1。工作方式和定时器或计数器的选择由指令来确定。1149

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