【導讀】本文主要設(shè)計并制作一個簡易掃地機器人。本掃地機器人具有自動清掃、自動充。電、防撞、防跌落的功能。本文介紹了掃地機器人系統(tǒng)的總體的設(shè)計方案，它主要由MCU. 主控電路、防撞電路、防跌落電路、電壓檢測電路、穩(wěn)壓電路和充電位檢測電路組成。到充電座，進行充電，充滿后繼續(xù)工作本機采用stc89c52單片機為核心控制器件，還是有很好的應用前景。

　　

【正文】 NO 圖 53充電尋跡流程圖 基于單片機的掃 地機的設(shè)計 26 外殼制作 有機玻璃的特性 有機玻璃的特性： ①高度透明性。有機玻璃是目前最優(yōu)良的高分子透明材料，透光率達到 92％，比玻璃的透光度高。稱為人造小太陽的太陽燈的燈管是石英做的，這是因為石英能完全透過紫外線。普通玻璃只能透過 ％的紫 外線，但有機玻璃卻能透過 73％。 ②機械強度高。有機玻璃的相對分子質(zhì)量大約為 200 萬，是長鏈的高分子化合物，而且形成分子的鏈很柔軟，因此，有機玻璃的強度比較高，抗拉伸和抗沖擊的能力比普通玻璃高 7～ 18倍。有一種經(jīng)過加熱和拉伸處理過的有機玻璃，其中的分子鏈段排列得非常有次序，使材料的韌性有顯著提高。用釘子釘進這種有機玻璃，即使釘子穿透了，有機玻璃上也不產(chǎn)生裂紋。這種有機玻璃被子彈擊穿后同樣不會破成碎片。因此，拉伸處理的有機玻璃可用作防彈玻璃，也用作軍用飛機上的座艙蓋。 ③重量輕。有機玻璃的密度為 ，同樣大小的材料，其重量只有普通玻璃的一半，金屬鋁（屬于輕金屬）的 43％。 ④易于加工。有機玻璃不但能用車床進行切削，鉆床進行鉆孔，而且能用丙酮、氯仿等粘結(jié)成各種形狀的器具，也能用吹塑、注射、擠出等塑料成型的方法加工成大到飛機座艙蓋，小到假牙和牙托等形形色色的制品。 本掃地機器人整機外殼采用 3MM 透明有機玻璃制作。 底板制作 先在 30x30cm 的有機玻璃上畫一個直徑為 29cm 的圓圈，鋼絲鋸選用最細的鋸條，沿著圓圈邊緣線慢慢切割，最終切割出一個圓盤。 用打磨機將圓盤的外圈打磨至圓潤光滑 。 按圖 61 所示，用鋼絲鋸鋸除兩個長方形和一的橢圓的區(qū)域，用于固定輪子。 簡易掃地機的設(shè)計 27 圖 61 外形圖 制作后的半成品底板實物圖，如圖 62所示。 圖 62 底板實物圖 邊框制作 30x30cm 的有機玻璃板切成四條 6x30cm 的長方形，并進行拼接，制成 6x120cm 的長條。算出圓盤的周長為 ，因為存在厚度差異，和誤差因此取長度為 95cm。 將熱風槍溫度調(diào)制 200 度左右，均勻給有機玻璃加熱，使其變軟，變軟后，將其彎成一個圓環(huán)。邊框如圖 67所示。 圖 67 邊框的制作 基于單片機的掃 地機的設(shè)計 28 制作好圓環(huán)后用有機玻璃專用的膠水粘合到底板上。成品如圖 62 所示。 圖 62邊框加底板 儲灰盒制作 儲灰盒底層由三層構(gòu)成，地面一層為有機玻璃，上面分布著 3 排 3mm 的洞，每排 6個。中間一層為過濾網(wǎng)，頂層為四條有機玻璃粘合在邊緣，起固定作用。 進灰口設(shè)計為 45 度角，這樣做的好處為，灰進去后不會隨機器的震動而灑出來。外形尺寸為 7x5x5cm 的長方體。實物圖如圖 63. 圖 63儲灰盒 簡易掃地機的設(shè)計 29 整機調(diào)試與功能介紹 經(jīng)過電路設(shè)計、 PCB 的制作、電路板焊接、電路調(diào)試、軟件編程、外觀設(shè)計、外殼制 作、整機裝配等步驟后最終完成的設(shè)計如圖 71 所示。 圖 71 整機圖 存在的問題與解決方案 由于使用的是紅外線接收頭，太陽光中的紅外線對紅外線探頭有著非常大的干擾。在進行防撞測試時正好是中午，陽光最足，因此單片機無法做出正確的判斷，拉下窗簾后問題解決。 在電池存欠壓的情況下，掃地機器人尋找充電座的時候，當最左邊的紅外線接收頭接受到充電座發(fā)出的紅外線號后，掃地機出現(xiàn)死機的現(xiàn)象。出現(xiàn)這種問題肯定是程序出現(xiàn)了問題，經(jīng)查詢充電尋跡程序出現(xiàn)了死循環(huán)，改動程序后問題解決。 當掃地機進入充電區(qū)域后，無法正確 的執(zhí)行程序所編寫的要求，始終保持在前進的狀態(tài)。出現(xiàn)這種問題有兩種的能，一種硬件電路出現(xiàn)問題另一種是有子程序沒有執(zhí)行。經(jīng)拆機后發(fā)現(xiàn)充電信號線沒有接入到主板上，連接上后，開機測試，問題解決。 在防跌落測試時，左右電機出現(xiàn)混亂狀況，把掃地機器人放回平地，過了一段時間 基于單片機的掃 地機的設(shè)計 30 后，恢復正常，因此判斷程序出錯，查看程序后發(fā)現(xiàn)把電機驅(qū)動信號弄錯，更改后問題解決。 系統(tǒng)缺陷 傳感器缺陷 由于缺少元器件的關(guān)系，所有的探頭都采用紅外線光電管，因此光線對它存在著嚴重的干擾， 所以此掃地機器人無法在陽光直射的地方正常 使用，只能避光使用。 電池缺陷 電池容量也是一個的缺陷，此掃地機器人采用的是 12V700mAH 的鎳鎘電池，掃地機在全速運行的時候，最多能運行 30 分鐘。 吸塵器功率缺陷 由于吸塵器電機最大功率只有 ，因此在吸灰的時候存在較大的缺陷，對于大的污物而言，比較難以吸除。 功能說明 本掃地機器人具有如下幾種功能 : ① 清掃功能。 ② 壁障功能。 ③ 防跌落功能。 ④ 自動回充功能。 ⑤ 虛擬墻功能。 基于單片機的掃地機的設(shè)計 28 31 總結(jié) 畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束，也就意味著我的大學生活即將結(jié)束，但在這一 個學期的時間里我學到了很多知識和技能。 作為一名 電子 專業(yè)的 專 科生，我在大學 三 年的學習生活中，系統(tǒng)地學習了電子及其相關(guān)專業(yè)的個門課程。我們的課程以數(shù)電、模電為基 礎(chǔ)，進一步又學習了 PLC、 FPGA單片機等課程。 為了更 深入的理解并掌握大學所學內(nèi)容，我的畢業(yè)設(shè)計課題選擇了由 顧娜 老師指導的 簡易掃地機的設(shè)計。 通過這次畢業(yè)設(shè)計使我掌握了做科學的基本方法和思路，為今后的工作打下了基礎(chǔ)，下面我對整個畢業(yè)設(shè)計的過程做一下簡單的總結(jié)。 第一，接到任務以后進行選題。選題是畢業(yè)設(shè)計的開端，選擇恰當?shù)摹⒏信d趣的題目 . 第二，題目確 定后 則 是找資料了。查資料是做畢業(yè)設(shè)計的前期準備工作， 所以 不管通過哪種方式查的資料都是有利用價值的，要一一記錄下來以備后用。 第三，通過上面的過程，已經(jīng)積累了不少資料，對所選的題目也大概有了一些了解，這一步就是在這樣一個基礎(chǔ)上，綜合已有的資料來更透徹的分析題目。 第四，有了 設(shè)計 方向，就要動手實現(xiàn)。編寫源代碼的時候最好是編寫一個小模塊就進行調(diào)試，這樣可以避免設(shè)計的最后出現(xiàn)太多的錯誤而亂成一團糟。一步步地做下去之后，你會發(fā)現(xiàn)要做出來并不難，只不過每每做一會兒會發(fā)現(xiàn)一處錯誤要修改，就這樣在不斷的修改調(diào)試，再修改 再調(diào)試。 致 謝 30 32 致 謝 大學三年一晃而過，當我回首在這大學里生活和學習的種種往事，心里面有很多的感慨，如今我即將要畢業(yè)了，也有很多的不舍和留戀。 感謝我的指導老師，在我大學最后的論文階段，對我的論文細心指導，認真修改，給了我很多意見，使我的畢業(yè)設(shè)計漸漸的規(guī)整了起來。感謝所有在大學里教過我的老師還有輔導員，你們循循善誘，一絲不茍的工作作風是我學習的榜樣。還要感謝曾經(jīng)幫助過我的同學，支持和鼓勵我的朋友們，謝謝你們，讓我過了一個這么充實美好的大學生活！ 參考文獻 31 33 參考文獻 1. 楊素行 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) [M].北京 : 清華大 學出版社 .2021 年 . 2. 初玲、劉國堯 數(shù)字電子技術(shù) [M].北京 :機械工業(yè)出版社 3. 居吉喬 .PROTEL99SE 實用教程 [M].北京：化學工業(yè)出版社 4. 門宏 圖解電子技術(shù)快速入門 [M].北京 :機械工業(yè)出版社 5. 鄧亞平 .微型計算機接口技術(shù) [M].北京 :清華大學出版社 .2021 年 . 6. 趙保經(jīng) .中國集成 電路大全 [M].北京 :國防工業(yè)出版社 .2021 年 . 7. 童詩白 .現(xiàn)代電子學及應用 [M].南京：東南大學出版社 .2021 年 . 8. 梁子旭 .防盜報警中心通信系統(tǒng)設(shè)計 [J].龍巖師專學報 . 9. 松井邦彥 .傳感器應用技巧 141 例 [M].北京：科學出版社 .2021 .紅外探測與控制電路 [M].北 京：人民郵電出版社 .2021 .單片機控制工程實踐技術(shù) [M].北京：化學工業(yè)出版社 .2021 附 錄 34 34 附 錄 include define uchar unsigned char define uint unsigned int sbit LA=P3^5。 //左電機 A sbit LB=P3^4。 //左電機 B sbit RA=P3^7。 //右電機 A sbit RB=P3^6。 //右電機 B sbit BS1=P2^2。 //邊刷 1 sbit BS2=P2^0。 //邊刷 1 sbit FJ =P2^1。 //吸塵器 sbit FZ4=P0^0。 //防撞 1 sbit FZ5=P0^1。 //防撞 2 sbit FZ3=P0^2。 //防撞 3 sbit FZ1=P2^3。 //防撞 3 sbit FZ2=P2^4。 //防撞 3 sbit FD2=P0^3。 //防跌落 1 sbit FD3=P0^4。 //防跌落 1 sbit FD1=P0^5。 //防跌落 1 sbit HW1=P2^7。 //充電座紅外接收頭 sbit HW2=P2^6。 //充電座紅外接收 頭 sbit HW3=P2^5。 //充電座紅外接收頭 sbit HW4=P2^5。 //充電座紅外接收頭 sbit CD=P2^7。 //開始充電信號 sbit DY=P1^0。 //電機總開關(guān)低電平時打開 sbit CM=P1^1。 //充滿檢測高電平有效 sbit QY=P1^3。 //欠壓檢測高電平有效 void delay(uchar)。 void fangzhuang()。 void fangdie()。 void zhengzhuan()。 void fanzhuan()。 void zuozhuan()。 void youzhuan()。 void dianji()。 void voltagedetection()。 void undervoltage()。 void tracking()。 void main() { dianji()。 while(1) { fangzhuang()。 fangdie()。 voltagedetection()。 } } void fangzhuang() { while(FZ1|FZ2|FZ3|FZ4|FZ5==1) { if(FZ1==1) { youzhuan()。 delay(200)。 } if(FZ2==1) { youzhuan()。 delay(200)。 } if(FZ3==1) { fanzhuan()。 delay(200)。 附 錄 33 35 youzhuan()。 delay(200)。 } if(FZ4==1) { zuozhuan()。 delay(200)。 } if(FZ5==1) { zuozhuan()。 delay(200)。 } } } void fangdie() { if(FD1==0) { fanzhuan()。 delay(200)。 youzhuan()。 delay(200)。 } if(FD2==0) { zhengzhuan()。 delay(200)。 zuozhuan()。 delay(200)。 } if(FD3==0) { zhengzhuan()。 delay(200)。 youzhuan()。 delay(200)。 } } void delay(uchar z) //延時函數(shù) { uchar x,y。 for(x=z。x0。x) for(y=123。y0。y)。 } void zhengzhuan () //直行 { LA=1。 LB=0。 RA=1。 RB=0。 } void fanzhuan() //后退 { LA=0。 LB=1。 RA=0。 RB=1。 } void zuozhuan() //左轉(zhuǎn) { LA=0。 LB=0。 RA=1。 RB=0。 } void youzhuan() //右轉(zhuǎn) {