智能吸尘器的设计
随着科技的发展，社会的进步，智能家电对于现代家庭越来越普及，许多高科技走进了寻常百姓的家里，特别是家庭服务类的智能产品成为了舒适生活不可或缺的部分，而其中服务类机器人又是现在智能机器人研究领域的热点。智能吸尘器也称为扫地机器人是一种结合了传感器技术、定位技术、计算机算法技术、决策规划技术、智能控制执行技术等多种技术的综合系统。智能吸尘器的控制核心能够在无人控制的情况下实现线路识别、避障导航、智能清扫、线路规划等功能，将普通的吸尘器升级成为智能吸尘器大大提高吸尘器的智能化程度也让人类从扫地这项简单无聊的家务中解放出来。本设计利用STC89C52RC单片机作为主控单片机配合红外避障电路、红外光电循迹电路、超声波测距电路、吸尘电机控制电路、红外遥控电路、蜂鸣器报警电路、电源供电电路构成智能吸尘器。智能吸尘器的系统电源供给采用锂电池供电，实现线路循迹、障碍物躲避、垃圾清扫以及红外遥控的功能。
目 录
引言 1
（一）课题研究的意义 1
（二）国内外发展现状 1
一、系统方案设计 2
（一）总体框架 2
（二）智能处理器方案设计 3
（三）避障方案设计 3
（四）线路识别方案设计 4
（五）电机驱动方案设计 4
（六）红外遥控方案设计 4
二、单片机介绍 5
（一）处理器选择 5
（二）STC89C52RC简介 5
三、 系统硬件设计 5
（一）最小系统电路 6
（二）智能循迹电路 7
（三）智能避障电路 8
（四）红外遥控发射电路 8
（五）红外遥控接收电路 9
（六）电机驱动电路 10
（七）报警电路 10
（八）超声波测距发射电路 11
（九）超声波测距接收电路 12
（十）吸尘电机控制电路 13
四、 系统软件设计 14
（一）主程序设计 14
（二）循迹子程序设计 15
（三）红外接收子程序设计 16
五、 系统的仿真 17
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参考文献 21
致 谢 22
附录一 原理图 21
附录二 源程序 22
引言
随着科技的发展，社会的进步，智能家电对于现代家庭越来越普及，许多高科技走进了寻常百姓的家里，特别是家庭服务类的智能产品成为了舒适生活不可或缺的部分，而其中服务类机器人又是现在智能机器人研究领域的热点。
（一）课题研究的意义
当今社会，人们的学习的工作变得越来越繁忙，在加上平时的一些琐碎事物，人们的身心愈发疲惫，怎样让人类从繁琐的日常事物中解脱出来呢？这时智能家电就应运而生，本文介绍的智能吸尘器就是其中的一种，它初步实现了在无人操作的情况下自主工作。
吸尘器作为服务类设备中使用性最广泛的一种，对我们的日常生活带来许多便利，是现在生活中不可或缺的一部分。但是现在的手动吸尘器的操作很大程度上限制了电器的使用效率。因此对于吸尘机器人的发展提供了方便，而且吸尘机器人的发展也带动了服务类机器人行业的发展，促进了移动机器人技术、语音和图像识别技术以及传感器的发展。
（二）国内外发展现状
1.国外发展现状
1988年，美国的纽约大学的怀特教授和卡内基梅隆大学的布恩教授出版了《智能制造》一书，首次提出了智能制造的概念，并指出智能制造的目的是通过集成知识工程、制造器人在没有人工干预的情况下进行小批量生产。上世纪90年代，随着信息技术和人工智能的发展，智能制造技术引起发达国家的关注和研究，美国、日本等国纷纷设立智能制造研究项目基金及实验基地，智能制造的研究及实践取得了长足进步。本世纪尤其是2008年金融危机以后，发达国家认识到以往去工业化发展的弊端，制定“重返制造业”的发展战略，同时大数据、云计算等一批信息技术发展的前端科技引发制造业加速向智能化转型，把智能制造作为未来制造业的主攻方向，给予的一系列的政策支持，以抢占国际制造业的科技竞争的制高点。
国内发展现状
自2016年国家提起AI智能技术的相关指导，我国的AI智能技术开始蓬勃发展，2017年人工智能迎来了“应用元年”。2018年人工智能大会在上海完美落幕。马云、李彦宏、马化腾、雷军等多位互联网巨头在大会发表对人工智能技术发展与应用的独到看法。
我相信未来的人工智能技术将会越发完善，人们的生产方式将发生变化。马云指出：“数据将成为生产资料，计算是生产力，互联网是生产关系，智能时代是基于这些改变而随之发生改变的巨大的社会变革。”由此我们可以看出，智能时代的趋势将势不可挡。
据《中国人工智能发展报告2018》，显示了中国的乃至全世界人工智能发展的现状与趋势。报告称：全球共监测到的人工智能企业总量达4925家，其中美国的人工智能企业数达2028家，位居全球第一。而中国（不含港澳区）人工智能企业总数为1011家，位居全球第二，这些内地人工智能的企业大多聚集在北、上、深、浙等地。省份中以浙江和江苏为人工智能企业大省。
目前，内地的企业从发展的时间节点来看，全国的人工智能企业的平均为5.5年，其中天津、上海、湖北等地的初创企业数量最多。而山东、辽宁等地属于老牌工业机器人，企业的年龄较大。另外陕西地区的人工智能的初创企业平均年龄低于5.5年，象征着年轻一代的企业的活力。
一、系统方案设计
（一）总体框架
智能吸尘器的设计流程有功能整定、方案确立、电路设计、程序设计、仿真调试五个步骤，功能整定在题目确立以后就确定好了，根据功能规划确立系统包括单片机核心部分、红外遥控部分、线路识别部分、避障部分、吸尘电机控制部分以及电源部分，
红外遥控部分实现遥控控制功能
线路识别部分实现障碍物躲避功能
吸尘电机控制部分实现垃圾清扫功能
在功能实现线路循迹、障碍物躲避、垃圾清扫以及红外遥控的功能，围绕的系统的功能进行系统方案的设计，设定完成方案以后进行硬件电路的设计和绘制，然后在硬件电路的基础上进行软件程序的编写，最终进行软硬件实物制作完成系统所需的功能实现。智能吸尘器设计的整体结构包括了主体控制器、线路识别部分、避障部分、电机驱动部分、红外遥控部分，系统的结构框图如图1所示。
目 录
引言 1
（一）课题研究的意义 1
（二）国内外发展现状 1
一、系统方案设计 2
（一）总体框架 2
（二）智能处理器方案设计 3
（三）避障方案设计 3
（四）线路识别方案设计 4
（五）电机驱动方案设计 4
（六）红外遥控方案设计 4
二、单片机介绍 5
（一）处理器选择 5
（二）STC89C52RC简介 5
三、 系统硬件设计 5
（一）最小系统电路 6
（二）智能循迹电路 7
（三）智能避障电路 8
（四）红外遥控发射电路 8
（五）红外遥控接收电路 9
（六）电机驱动电路 10
（七）报警电路 10
（八）超声波测距发射电路 11
（九）超声波测距接收电路 12
（十）吸尘电机控制电路 13
四、 系统软件设计 14
（一）主程序设计 14
（二）循迹子程序设计 15
（三）红外接收子程序设计 16
五、 系统的仿真 17
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参考文献 21
致 谢 22
附录一 原理图 21
附录二 源程序 22
引言
随着科技的发展，社会的进步，智能家电对于现代家庭越来越普及，许多高科技走进了寻常百姓的家里，特别是家庭服务类的智能产品成为了舒适生活不可或缺的部分，而其中服务类机器人又是现在智能机器人研究领域的热点。
（一）课题研究的意义
当今社会，人们的学习的工作变得越来越繁忙，在加上平时的一些琐碎事物，人们的身心愈发疲惫，怎样让人类从繁琐的日常事物中解脱出来呢？这时智能家电就应运而生，本文介绍的智能吸尘器就是其中的一种，它初步实现了在无人操作的情况下自主工作。
吸尘器作为服务类设备中使用性最广泛的一种，对我们的日常生活带来许多便利，是现在生活中不可或缺的一部分。但是现在的手动吸尘器的操作很大程度上限制了电器的使用效率。因此对于吸尘机器人的发展提供了方便，而且吸尘机器人的发展也带动了服务类机器人行业的发展，促进了移动机器人技术、语音和图像识别技术以及传感器的发展。
（二）国内外发展现状
1.国外发展现状
1988年，美国的纽约大学的怀特教授和卡内基梅隆大学的布恩教授出版了《智能制造》一书，首次提出了智能制造的概念，并指出智能制造的目的是通过集成知识工程、制造器人在没有人工干预的情况下进行小批量生产。上世纪90年代，随着信息技术和人工智能的发展，智能制造技术引起发达国家的关注和研究，美国、日本等国纷纷设立智能制造研究项目基金及实验基地，智能制造的研究及实践取得了长足进步。本世纪尤其是2008年金融危机以后，发达国家认识到以往去工业化发展的弊端，制定“重返制造业”的发展战略，同时大数据、云计算等一批信息技术发展的前端科技引发制造业加速向智能化转型，把智能制造作为未来制造业的主攻方向，给予的一系列的政策支持，以抢占国际制造业的科技竞争的制高点。
国内发展现状
自2016年国家提起AI智能技术的相关指导，我国的AI智能技术开始蓬勃发展，2017年人工智能迎来了“应用元年”。2018年人工智能大会在上海完美落幕。马云、李彦宏、马化腾、雷军等多位互联网巨头在大会发表对人工智能技术发展与应用的独到看法。
我相信未来的人工智能技术将会越发完善，人们的生产方式将发生变化。马云指出：“数据将成为生产资料，计算是生产力，互联网是生产关系，智能时代是基于这些改变而随之发生改变的巨大的社会变革。”由此我们可以看出，智能时代的趋势将势不可挡。
据《中国人工智能发展报告2018》，显示了中国的乃至全世界人工智能发展的现状与趋势。报告称：全球共监测到的人工智能企业总量达4925家，其中美国的人工智能企业数达2028家，位居全球第一。而中国（不含港澳区）人工智能企业总数为1011家，位居全球第二，这些内地人工智能的企业大多聚集在北、上、深、浙等地。省份中以浙江和江苏为人工智能企业大省。
目前，内地的企业从发展的时间节点来看，全国的人工智能企业的平均为5.5年，其中天津、上海、湖北等地的初创企业数量最多。而山东、辽宁等地属于老牌工业机器人，企业的年龄较大。另外陕西地区的人工智能的初创企业平均年龄低于5.5年，象征着年轻一代的企业的活力。
一、系统方案设计
（一）总体框架
智能吸尘器的设计流程有功能整定、方案确立、电路设计、程序设计、仿真调试五个步骤，功能整定在题目确立以后就确定好了，根据功能规划确立系统包括单片机核心部分、红外遥控部分、线路识别部分、避障部分、吸尘电机控制部分以及电源部分，
红外遥控部分实现遥控控制功能
线路识别部分实现障碍物躲避功能
吸尘电机控制部分实现垃圾清扫功能
在功能实现线路循迹、障碍物躲避、垃圾清扫以及红外遥控的功能，围绕的系统的功能进行系统方案的设计，设定完成方案以后进行硬件电路的设计和绘制，然后在硬件电路的基础上进行软件程序的编写，最终进行软硬件实物制作完成系统所需的功能实现。智能吸尘器设计的整体结构包括了主体控制器、线路识别部分、避障部分、电机驱动部分、红外遥控部分，系统的结构框图如图1所示。
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