智能家電-基于51單片機(jī)的智能吸塵器(編輯修改稿)
2025-01-20 19:15 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 度地將人們從煩瑣的日常事物中解脫出來，就成了新一代家電所追求的目標(biāo)。而智能化正是這一目標(biāo)的集中體現(xiàn)。本文介紹的智能吸塵器初步實(shí)現(xiàn)了無人情況下的自主工作方式，很大程度地提高了產(chǎn)品的自動(dòng)化水平。 智能吸塵器利用了超聲波測(cè)距的原理，通過向前進(jìn)方向發(fā)射超聲波脈沖，并接收相應(yīng)的返回聲波脈沖，對(duì)障礙物進(jìn)行判斷；通過以單片機(jī)為核心的控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲發(fā)射和接收的選通控制，并在處理返回脈沖信號(hào)的基礎(chǔ)上加以判斷，選定相應(yīng)的控制策略；通過驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)兩步進(jìn)電機(jī)，帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪，從而實(shí)現(xiàn)避障功能。與此同時(shí)，由其自身攜帶的小型吸塵部件，對(duì)經(jīng)過的地面進(jìn)行必要的吸塵清掃。 設(shè)計(jì)原理 ２、功能實(shí)能 整個(gè)吸塵器原理上可以分為五個(gè)主要部分（如圖 1）：傳感器部分、控制器部分、驅(qū)動(dòng)部分、吸塵部分和電源部分。各部分的原理及具體功能實(shí)現(xiàn)如下圖： 傳感部分：相當(dāng)于人的五官，起到對(duì)外界的感知作用。 控制部分：相當(dāng)于人的大腦，起到連接對(duì)肢體的支配。 驅(qū)動(dòng)部分：相當(dāng)于人的肢體，被控制起到協(xié)調(diào)作業(yè)。 吸塵部分：在智能吸塵器里面嵌入真空吸塵器部分以實(shí)現(xiàn)其吸塵的功能。 電源部分：提供機(jī)器所需要的動(dòng)力系統(tǒng)，也是至關(guān)重 要的一部分，往往會(huì)被人忽視。（現(xiàn)在智能吸塵器動(dòng)力部分做的最好的應(yīng)當(dāng)是益節(jié) EJE） ２ .１ 傳感器部分 超聲波是一種一定頻率范圍的聲波。它具有在同種媒質(zhì)中以恒定速率傳播的特性，而在不同媒質(zhì)的界面處，會(huì)產(chǎn)生反射現(xiàn)象。利用這一特性，就可以根據(jù)測(cè)量發(fā)射波與反射波之間的時(shí)間間隔，從而達(dá)到測(cè)量距離的作用。其具體的計(jì)算公式如下： s＝ v t／ 2 其中， s為障礙物與吸塵器之間的距離； t為發(fā)射到接收經(jīng)歷的時(shí)間；v為聲波在空氣中傳播的速度。由于ｖ的值受溫度的影響會(huì)波動(dòng)，因此，在實(shí)際的應(yīng)用中可以用以下公式來加以補(bǔ)償，其中 T表示空氣的絕對(duì)溫度， m/s為速度單位。 ２．１．１ 超聲波測(cè)距原理 在智能吸塵器中，避障功能的實(shí)現(xiàn)正是利用了這一超聲波測(cè)距的原理。它的傳感器部分由三對(duì)（每對(duì)包括一個(gè)發(fā)射探頭和一個(gè)接收探頭）共六個(gè)超聲波傳感頭組成。由單獨(dú)的振蕩電路產(chǎn)生頻率固定為 40kHz，幅值為 5V的超聲波信號(hào)。在控制器送來的路選信號(hào)（如圖 1）的作用下， 40kHz的振蕩信號(hào)被加在超聲發(fā)射探頭的兩端，從而產(chǎn)生超聲信號(hào)向外發(fā)射；該信號(hào)遇到障礙物時(shí)，產(chǎn)生反射波，當(dāng)這一反射波被接收探頭接收后，根據(jù)前述測(cè)距的原理，就可以精確地判斷障礙物的遠(yuǎn)近；同時(shí)，根據(jù)信號(hào)的幅值大小，也可以初步確定障礙物的大小。 ２．１．２ 探測(cè)范圍的確定 由于每一個(gè)超聲波探頭都有一定的指向性（即發(fā)射或接受的空間范圍），所以在測(cè)量時(shí)必然存在盲區(qū)（如圖 2）。因此，三對(duì)傳感器必然以一定的尺寸分布在吸塵器的前端
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