单片机的扫地吸尘智能车的设计
本次设计利用52单片机为核心，进行智能扫地车的设计。主要介绍了智能扫地车的运行轨迹、如何避开障碍以及硬件的组成和扫地车的工作原理。智能扫地车在运行的过程中，通过红外线感应，进而控制小车的电机的转向，从而避开障碍物继续运行。首先设计出大体的流程图，使用结构化的设计方法，一些模块的设计（高内聚低耦合）以及最后的调试测试工作，从而完成整个智能扫地车的设计。
目录
一、 绪论 1
（一）设计的背景及意义 1
（二）国内外研究现状 1
（三）本次主要研究设计内容以及要解决的问题 2
（四）本文主要研究内容 2
二 、方案的设计与论证 3
（一）控制模块的选择 3
（二）循迹模块的选择 3
（三）避障模块的选择 3
（四）电机模块的选择 4
（六）电机驱动模块的选择 4
三、硬件系统设计 5
（一）电源模块 6
（二）避障模块 6
（三）驱动模块 7
（四）吸尘电路 8
（五）按键模块 8
四、软件设计 9
（一）系统软件 9
（二）避障模块 9
（三）软件使用 10
五、 系统调试 12
（一）调试步骤 12
（二）调试的注意事项 12
（三）软件调试 12
结 论 13
致谢词 14
参考文献 15
附录一 原理图 16
附录二 PCB图 17
附录三 元器件清单 18
附录四 实物图 19
附录五 源程序 20
一、 绪论
（一） 设计的背景及意义
近年来，自动化的发展越来越迅速，自动化的生产已经代替了传统人工的工作，运用到生产行业的各个领域中，随着电子信息的发展，各种各样的传感器运用到生产行业中。在自动化的生产中，机器人的发展尤为突出。在一些领域中，比如说：焊接、操作、医疗设备、挖掘等，机器人都得到了应用。机器人的发展替换了以前传统的人力，减少了人们的劳动负
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
担，极大地提高了生产力。另外，机器人还能很多极端的情况下运行工作，比如说：外太空、深海的底部、高温、寒冷，有毒物质中以及放射性物质等地方工作，日益体现它的优越性。
在自动化运用到生产的过程中，比如说机器人，与此同时，自动化也运用到了生活中，比如说本次设计的智能小车。智能小车运用到了很多方面的知识，比如说：控制小车的传感器技术，驱动小车的私服电机，单片机控制小车等等，现代技术，可以运用智能小车做各种事情，例如：搬箱子、推东西等等，智能小车的发展也是越来越成熟，得到了快速发展。
利用一些红外线技术，还可以对智能小车进一步进行设计，还可以进行一些报警模块，防盗系统的设计，大大增强了小车的可使用性。
（二） 国内外研究现状
在19世纪末的时候，内燃机的发明促进了汽车的发展，经过大约一个世纪的改进，汽车作为现代世界最普遍的交通工具，无时无刻不影响着现在人们的生活方式，上班工作、旅游、出差等都把汽车作为首选的交通工具，大大地改变着人们的生活方式，人们的生活节奏越来越快。
但是技术是一把双刃剑，有好处就一定会带来它的不好的一面，由于汽车的迅速发展，汽车的数量越来越多，交通变得越来越拥挤；汽车的急剧增加，也使得尾气的排放增加，空气污染越来越严重；同时交通事故近几年来也不断增加。各种各样的原因，迫使人们要求对汽车进行改进，提高汽车的性能，缓解交通压力。
虽然我们国家在智能车辆这一方面起步比较晚，与发达国家相比，技术有一些差距。但是在2003的时候，我国成功研制了第一辆自动驾驶的汽车，最高速度可以达到129km/h，还可以实现自动超车的功能，其技术水平已经和世界先进水平一样。
在国外，有科学家曾经语言：“无人技术将成为以后世界的主宰，无人作战将运用与战斗中，走向战场。”由于作战的需要，美国从八十年代开始，就致力于智能车辆的研究，以满足战略计划的需求。可以实现自动规划要走的路线，自动避开障碍物，必要的时候可以重新规划路线。此外，德国以及其他发达国家也在积极进行智能机器人的研究。当然，智能小车、智能机器人一开始都是运用与军事当中，或者是宇宙的探寻等极端恶劣的环境之中，但是随着技术的越来越成熟，设备越来越普遍，很多的智能化设备在生活中出现，人们对智能化的设备也越来越关注。
（三） 本次主要研究设计内容以及要解决的问题
本课题研究利用单片机为核心进行循迹、避开障碍物以及扫地的智能车的设计。
具体研究内容为：
(1)先对智能小车进行整体的系统设计，根据要求设计出智能小车的基本功能。
(2)以52单片机芯片为核心，组成一个完整的硬件系统结构，然后对采集的数据进行分析处理。
(3)根据具体的实验步骤运用合适的算法。
(4)通过软件和硬件的相互结合，实现系统的功能，利用C语言进行编程，加载到单片机中，完成循迹避开障碍智能小车的整体设计。。
本课题要解决的关键问题是：设计出整个系统的工作流程以及框架结构；选择合适模块，比如说：循迹模块、避开障碍物模块，传感器的选择；选择合适的接口，进行数据的通信，信号的处理；通过设计出合适的算法，来处理信号。
（四）本文主要研究内容
1、系统研究的可行性；
2、系统硬件选择与电路设计；
3、软件选择与程序设计；
4、焊接介绍与调试。
二 、方案的设计与论证
根据设计要求，确定如下方案：在普通小车的基础上，安装上循迹和避开障碍物的红外线传感器，然后检测小车周围的情况，将检测到的数据通过单片机进行处理之后，接着单片机将处理完之后的数据传送给电机驱动模块，从而进行智能小车的控制。还可以通过无线电路模块对小车进行实时控制，这种设计对智能小车具有实时性，可靠，灵敏度高等特点。
（一） 控制模块的选择
方案一：
采取FPGA（可编程门阵列）作为系统的处理器。FPGA是将所有的元器件都集成在芯片中，是的其运算能力强，体积小处理速度快，拥有各种功能接口等优点。但是FPGA功能太过复杂，设计太过麻烦、复杂，此设计也不需要过高要求的运行速度。因此，不需要用此方案。
目录
一、 绪论 1
（一）设计的背景及意义 1
（二）国内外研究现状 1
（三）本次主要研究设计内容以及要解决的问题 2
（四）本文主要研究内容 2
二 、方案的设计与论证 3
（一）控制模块的选择 3
（二）循迹模块的选择 3
（三）避障模块的选择 3
（四）电机模块的选择 4
（六）电机驱动模块的选择 4
三、硬件系统设计 5
（一）电源模块 6
（二）避障模块 6
（三）驱动模块 7
（四）吸尘电路 8
（五）按键模块 8
四、软件设计 9
（一）系统软件 9
（二）避障模块 9
（三）软件使用 10
五、 系统调试 12
（一）调试步骤 12
（二）调试的注意事项 12
（三）软件调试 12
结 论 13
致谢词 14
参考文献 15
附录一 原理图 16
附录二 PCB图 17
附录三 元器件清单 18
附录四 实物图 19
附录五 源程序 20
一、 绪论
（一） 设计的背景及意义
近年来，自动化的发展越来越迅速，自动化的生产已经代替了传统人工的工作，运用到生产行业的各个领域中，随着电子信息的发展，各种各样的传感器运用到生产行业中。在自动化的生产中，机器人的发展尤为突出。在一些领域中，比如说：焊接、操作、医疗设备、挖掘等，机器人都得到了应用。机器人的发展替换了以前传统的人力，减少了人们的劳动负
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担，极大地提高了生产力。另外，机器人还能很多极端的情况下运行工作，比如说：外太空、深海的底部、高温、寒冷，有毒物质中以及放射性物质等地方工作，日益体现它的优越性。
在自动化运用到生产的过程中，比如说机器人，与此同时，自动化也运用到了生活中，比如说本次设计的智能小车。智能小车运用到了很多方面的知识，比如说：控制小车的传感器技术，驱动小车的私服电机，单片机控制小车等等，现代技术，可以运用智能小车做各种事情，例如：搬箱子、推东西等等，智能小车的发展也是越来越成熟，得到了快速发展。
利用一些红外线技术，还可以对智能小车进一步进行设计，还可以进行一些报警模块，防盗系统的设计，大大增强了小车的可使用性。
（二） 国内外研究现状
在19世纪末的时候，内燃机的发明促进了汽车的发展，经过大约一个世纪的改进，汽车作为现代世界最普遍的交通工具，无时无刻不影响着现在人们的生活方式，上班工作、旅游、出差等都把汽车作为首选的交通工具，大大地改变着人们的生活方式，人们的生活节奏越来越快。
但是技术是一把双刃剑，有好处就一定会带来它的不好的一面，由于汽车的迅速发展，汽车的数量越来越多，交通变得越来越拥挤；汽车的急剧增加，也使得尾气的排放增加，空气污染越来越严重；同时交通事故近几年来也不断增加。各种各样的原因，迫使人们要求对汽车进行改进，提高汽车的性能，缓解交通压力。
虽然我们国家在智能车辆这一方面起步比较晚，与发达国家相比，技术有一些差距。但是在2003的时候，我国成功研制了第一辆自动驾驶的汽车，最高速度可以达到129km/h，还可以实现自动超车的功能，其技术水平已经和世界先进水平一样。
在国外，有科学家曾经语言：“无人技术将成为以后世界的主宰，无人作战将运用与战斗中，走向战场。”由于作战的需要，美国从八十年代开始，就致力于智能车辆的研究，以满足战略计划的需求。可以实现自动规划要走的路线，自动避开障碍物，必要的时候可以重新规划路线。此外，德国以及其他发达国家也在积极进行智能机器人的研究。当然，智能小车、智能机器人一开始都是运用与军事当中，或者是宇宙的探寻等极端恶劣的环境之中，但是随着技术的越来越成熟，设备越来越普遍，很多的智能化设备在生活中出现，人们对智能化的设备也越来越关注。
（三） 本次主要研究设计内容以及要解决的问题
本课题研究利用单片机为核心进行循迹、避开障碍物以及扫地的智能车的设计。
具体研究内容为：
(1)先对智能小车进行整体的系统设计，根据要求设计出智能小车的基本功能。
(2)以52单片机芯片为核心，组成一个完整的硬件系统结构，然后对采集的数据进行分析处理。
(3)根据具体的实验步骤运用合适的算法。
(4)通过软件和硬件的相互结合，实现系统的功能，利用C语言进行编程，加载到单片机中，完成循迹避开障碍智能小车的整体设计。。
本课题要解决的关键问题是：设计出整个系统的工作流程以及框架结构；选择合适模块，比如说：循迹模块、避开障碍物模块，传感器的选择；选择合适的接口，进行数据的通信，信号的处理；通过设计出合适的算法，来处理信号。
（四）本文主要研究内容
1、系统研究的可行性；
2、系统硬件选择与电路设计；
3、软件选择与程序设计；
4、焊接介绍与调试。
二 、方案的设计与论证
根据设计要求，确定如下方案：在普通小车的基础上，安装上循迹和避开障碍物的红外线传感器，然后检测小车周围的情况，将检测到的数据通过单片机进行处理之后，接着单片机将处理完之后的数据传送给电机驱动模块，从而进行智能小车的控制。还可以通过无线电路模块对小车进行实时控制，这种设计对智能小车具有实时性，可靠，灵敏度高等特点。
（一） 控制模块的选择
方案一：
采取FPGA（可编程门阵列）作为系统的处理器。FPGA是将所有的元器件都集成在芯片中，是的其运算能力强，体积小处理速度快，拥有各种功能接口等优点。但是FPGA功能太过复杂，设计太过麻烦、复杂，此设计也不需要过高要求的运行速度。因此，不需要用此方案。
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