单片机的吸尘器设计(附件)
进入二十一世纪后，社会的进步和发展十分迅猛，人们的衣、食、住、行、用等日常生活的各个方面也在发生重大的改变。学习、工作越来越繁忙，所以智能化的家电越来越受到大众的青睐。而关于这方面的研究则一直没有停止过。家电的智能化控制能够大大减少人们在家务劳动中所花的时间和精力，进一步解放人类的双手，本文正是基于这一理念而设计了一款智能吸尘器。
本文设计的智能吸尘器是以STC89C52RC单片机为核心，来控制其他的模块，其自带电源，可以自由前进后退、左右转；超声波避障模块，通过发射并接收超声波，测量到障碍物的距离来躲避障碍；红外循迹电路，可以避开障碍物并沿着一定的路线前进；红外遥控电路，通过小型红外遥控器对吸尘器进行控制；报警电路，遇到障碍物报警。单片机控制电机驱动电路和两个步进电机，带动轮子，从而实现行走转向等功能。在吸尘器前进过程中，通过携带的微型吸尘马达，对地面进行清扫，可以完成家庭、旅馆等室内环境的清扫任务，市场前景良好。
关键词 智能化，吸尘器，STC89C52单片机
目 录
1 引言 1
1.1 研究背景、目的和意义 1
1.2 研究现状 2
2 智能吸尘器的设计方案 4
2.1 设计目标 5
2.2 智能吸尘器的组成结构 5
3 智能吸尘器的硬件设计 5
3.1 主控电路 5
3.2 红外遥控电路 8
3.3 电机驱动电路 10
3.4 超声波电路 12
3.5 红外循迹避障电路 14
3.6 报警电路 16
3.7 电源电路 17
4 智能吸尘器的软件设计 18
4.1 软件总体设计 18
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
4.2 C语言简介 19
4.3 智能吸尘器前进后退及左右转模块设计 20
4.4 智能吸尘器红外避障模块设计 20
4.5 智能吸尘器红外遥控模块设计 21
4.6 智能吸尘器超声波模块设计 21
5 仿真与调试 22
5.1 软件开发平台及仿真软件介绍 22
5.2 调试 23
结 论 25
致 谢 26
参考文献 27
附录1 28
附录2 28
1 引言
1．1 研究背景、目的和意义
1.1.1 研究背景
进入二十一世纪，人们的衣食住行进入了一个新的时代，生活水平越来越高，而人类工作压力也越来越大。从而诞生了智能家居的概念，而如今智能家居成为了一种主流化的概念，因此我们对家居环境有了更高的要求，既要健康又要智能化。解放人类的双手，所以我们要倡导智能、科学的生活方式，以提高我们的生活质量。智能化的家居环境中，智能吸尘器势必会占据很重要的地位。例如，智能吸尘器的出现，智能吸尘器，顾名思义，就是高度智能化，它能够大大减少劳动所耗费的时间和金钱，使人们摆脱繁重，无聊的地面清洁工作等等，而智能吸尘器的作用尤其体现在老年人的生活中，随着人口的老龄化，养老院和社会福利机制的健全，也为智能吸尘器提供了宽广的市场。
智能吸尘器的研究始于上个世纪八十年代，第三次工业革命方兴未艾，如今市场上的吸尘器产品五花八门，但是无论怎样变化，智能吸尘器的发展都是都是越来越智能化和经济性。在智能吸尘器的研究过程中，还带动了其它诸如机器人技术，计算机技术，传感器等等方面的发展。
在此背景下，对于智能吸尘器的研究的脚步是永远不会停下的，我们也更期待能够在关键技术研发上能够有更大的突破，能够让智能家居技术的发展有跨时代的飞跃。
1.1.2 研究目的和意义
智能吸尘器是一种将编程技术，机械电子设备制造技术，机器人技术等等结合在一起的高端智能化产品。随着科学的不断进步，关于这种产品的各种研究成果，将越来越炙手可热，因为它能满足人类的摆脱繁重家务劳动的需求，国内外各种科研机构都十分重视，不仅仅局限于研究智能吸尘器，他们都早早将智能化机器人的研发提上了日程，因为谁能够研发出更受欢迎的，更价美物廉的产品，谁就能占据市场。所以进行这方面的研究设计，既能满足课题要求，又能满足市场需求。
1．2 研究现状
1.2.1 早期吸尘器的发展历史
最早的吸尘器都是手动式的，地毯式是其中最主要的一种，而世界上第一台地毯式吸尘器诞生于十九世纪六七十年代，而第一台现代吸尘器则诞生于二十世纪初。。
十九世纪六十年代，一个叫丹尼尔的美国人发明了世界上的第一台吸尘器，这台机器由旋转刷头和风箱组成。时隔数年，另一个美国人埃克森也发明了一台吸尘器。这台吸尘器体积较大，操作十分费力。到了1867年，一个美国人发明了一款真正能推向市场的吸尘器，，这位来自美国密歇根州的商人建立了自己的清洁公司，并向用户兜售自己的清洁产品。当然，这家公司如今依然存在，也在从事智能吸尘器的研发和生产。
在十九世纪末，地毯式吸尘器又有了重大的突破，美国人约翰费曼，申请了自己的的产品专利，他把这款新产品命名为“气动地毯吸尘器”，这台吸尘器体积较大，依靠汽油提供动力，与之前的一些产品都不一样，与当今的吸尘器设计理念比较类似。据当地报纸报道，约翰曾经用马车拉着自己的吸尘器挨家挨户提供有偿清洁服务，每次4美元。
然而上文中，三个美国人的研究都止步于地毯式吸尘器，地毯式吸尘器无法吸入灰尘，清洁效率很低。而第一款真空吸尘器是由英国人休伯特布兹在1901年发明出来的，它由真空泵，储尘箱，大功率电功抽风机等组成，工作时，电动机瞬间通电，内部的空气被排出去，产生瞬间的真空，将地面的灰尘，纸屑迅速吸入垃圾箱，工作效率比地毯式吸尘器高出数倍。
1.2.2 智能吸尘器的特点
智能吸尘器具有很多特点：
(1)拥有内置POWER，小巧，灵活，不占空间，易于操作普通的成年人包括儿童就能完成操作，实际应用性非常强，
(2)适用环境十分宽广，小到厨房，卧室，阅览室，书房，大到候车厅，银行大厅，机场等等。在一般的半封闭环境中，普通的吸尘器足矣应付，但是如果在人流量较大的公共场合，对吸尘器的智能化就有了跟高的要求。
(3)由于制造技术的限制，智能吸尘器的清洁对象被限制为灰尘，纸屑等较小的碎片或者颗粒物。于对安全的考虑，不宜吸取体积较大的垃圾，否则会对家庭的儿童或者宠物造成潜在的安全威胁。时在选择制造材料时，要选择质量轻，刚度强的材料，可以避免损坏。
1.2.3 国外研究现状
国外的智能吸尘器研究相对较早，早在上世纪八十年代，德国人就开发了世界上第一款吸尘器。这个公司如今在业界也是享有盛誉，Kaercher公司是德国的一家家族式企业，在清洁领域，该公司的产品一直是霸主的地位。他们研发的第一款智能吸尘器，长五十公分，高三十公分，体积和一台小型打印机差不多。它能够在无人操纵的情况下，完成吸尘，清扫垃圾，自动充电的功能。而且它的外观很适合清洁一些死角位置，例如沙发、桌子、床等等家居的下面，处理这些位置的灰尘和垃圾。它很得力，当遇到桌角，柜子，楼梯，它会自动避开。它还包含四中清洁模式，分别对应不同的清洁面积，十分人性化，
当德国人研制出第一款智能吸尘器时，处在欧洲大陆中心的瑞典人坐不住了。在瑞典有一家规模很大的电器制造商，它叫伊莱克斯。这个公司的历史悠久，最早可以追溯至二战时期，它每年生产的60多种家用电器销往世界上160个不同的国家，总部位于瑞典首都，斯德哥尔摩。它在清洁领域也占有很大的市场份额。它主打的产品，三叶虫，是一款正真意义上的智能吸尘器。该产品诞生于2001年，它奠定了智能吸尘器飞碟式的外观，从那时候起到现在，市面上的所有智能产品外观的设计灵感都来来自于三叶虫。小巧圆润的身躯使得它能够自由穿梭在各个障碍物之间，内置程序使它能够沿着最佳的路线进行清洁。它有三种工作模式，一般模式，快速模式和点清洁模式。当吸满垃圾时还会自动报警，可以说，它已经具备了现代智能吸尘器的雏形，但是由于当时编程技术的限制，它的活动范围是不可控的。用户需要在不希望三叶虫到达的区域安装磁条，人为得框定三叶虫的活动范围，这也是它唯一的短板。它充满一次电大概能工作一个小时左右，用户只需要把充电桩接上电源，它就会自动前往充电。
1 引言 1
1.1 研究背景、目的和意义 1
1.2 研究现状 2
2 智能吸尘器的设计方案 4
2.1 设计目标 5
2.2 智能吸尘器的组成结构 5
3 智能吸尘器的硬件设计 5
3.1 主控电路 5
3.2 红外遥控电路 8
3.3 电机驱动电路 10
3.4 超声波电路 12
3.5 红外循迹避障电路 14
3.6 报警电路 16
3.7 电源电路 17
4 智能吸尘器的软件设计 18
4.1 软件总体设计 18
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
4.2 C语言简介 19
4.3 智能吸尘器前进后退及左右转模块设计 20
4.4 智能吸尘器红外避障模块设计 20
4.5 智能吸尘器红外遥控模块设计 21
4.6 智能吸尘器超声波模块设计 21
5 仿真与调试 22
5.1 软件开发平台及仿真软件介绍 22
5.2 调试 23
结 论 25
致 谢 26
参考文献 27
附录1 28
附录2 28
1 引言
1．1 研究背景、目的和意义
1.1.1 研究背景
进入二十一世纪，人们的衣食住行进入了一个新的时代，生活水平越来越高，而人类工作压力也越来越大。从而诞生了智能家居的概念，而如今智能家居成为了一种主流化的概念，因此我们对家居环境有了更高的要求，既要健康又要智能化。解放人类的双手，所以我们要倡导智能、科学的生活方式，以提高我们的生活质量。智能化的家居环境中，智能吸尘器势必会占据很重要的地位。例如，智能吸尘器的出现，智能吸尘器，顾名思义，就是高度智能化，它能够大大减少劳动所耗费的时间和金钱，使人们摆脱繁重，无聊的地面清洁工作等等，而智能吸尘器的作用尤其体现在老年人的生活中，随着人口的老龄化，养老院和社会福利机制的健全，也为智能吸尘器提供了宽广的市场。
智能吸尘器的研究始于上个世纪八十年代，第三次工业革命方兴未艾，如今市场上的吸尘器产品五花八门，但是无论怎样变化，智能吸尘器的发展都是都是越来越智能化和经济性。在智能吸尘器的研究过程中，还带动了其它诸如机器人技术，计算机技术，传感器等等方面的发展。
在此背景下，对于智能吸尘器的研究的脚步是永远不会停下的，我们也更期待能够在关键技术研发上能够有更大的突破，能够让智能家居技术的发展有跨时代的飞跃。
1.1.2 研究目的和意义
智能吸尘器是一种将编程技术，机械电子设备制造技术，机器人技术等等结合在一起的高端智能化产品。随着科学的不断进步，关于这种产品的各种研究成果，将越来越炙手可热，因为它能满足人类的摆脱繁重家务劳动的需求，国内外各种科研机构都十分重视，不仅仅局限于研究智能吸尘器，他们都早早将智能化机器人的研发提上了日程，因为谁能够研发出更受欢迎的，更价美物廉的产品，谁就能占据市场。所以进行这方面的研究设计，既能满足课题要求，又能满足市场需求。
1．2 研究现状
1.2.1 早期吸尘器的发展历史
最早的吸尘器都是手动式的，地毯式是其中最主要的一种，而世界上第一台地毯式吸尘器诞生于十九世纪六七十年代，而第一台现代吸尘器则诞生于二十世纪初。。
十九世纪六十年代，一个叫丹尼尔的美国人发明了世界上的第一台吸尘器，这台机器由旋转刷头和风箱组成。时隔数年，另一个美国人埃克森也发明了一台吸尘器。这台吸尘器体积较大，操作十分费力。到了1867年，一个美国人发明了一款真正能推向市场的吸尘器，，这位来自美国密歇根州的商人建立了自己的清洁公司，并向用户兜售自己的清洁产品。当然，这家公司如今依然存在，也在从事智能吸尘器的研发和生产。
在十九世纪末，地毯式吸尘器又有了重大的突破，美国人约翰费曼，申请了自己的的产品专利，他把这款新产品命名为“气动地毯吸尘器”，这台吸尘器体积较大，依靠汽油提供动力，与之前的一些产品都不一样，与当今的吸尘器设计理念比较类似。据当地报纸报道，约翰曾经用马车拉着自己的吸尘器挨家挨户提供有偿清洁服务，每次4美元。
然而上文中，三个美国人的研究都止步于地毯式吸尘器，地毯式吸尘器无法吸入灰尘，清洁效率很低。而第一款真空吸尘器是由英国人休伯特布兹在1901年发明出来的，它由真空泵，储尘箱，大功率电功抽风机等组成，工作时，电动机瞬间通电，内部的空气被排出去，产生瞬间的真空，将地面的灰尘，纸屑迅速吸入垃圾箱，工作效率比地毯式吸尘器高出数倍。
1.2.2 智能吸尘器的特点
智能吸尘器具有很多特点：
(1)拥有内置POWER，小巧，灵活，不占空间，易于操作普通的成年人包括儿童就能完成操作，实际应用性非常强，
(2)适用环境十分宽广，小到厨房，卧室，阅览室，书房，大到候车厅，银行大厅，机场等等。在一般的半封闭环境中，普通的吸尘器足矣应付，但是如果在人流量较大的公共场合，对吸尘器的智能化就有了跟高的要求。
(3)由于制造技术的限制，智能吸尘器的清洁对象被限制为灰尘，纸屑等较小的碎片或者颗粒物。于对安全的考虑，不宜吸取体积较大的垃圾，否则会对家庭的儿童或者宠物造成潜在的安全威胁。时在选择制造材料时，要选择质量轻，刚度强的材料，可以避免损坏。
1.2.3 国外研究现状
国外的智能吸尘器研究相对较早，早在上世纪八十年代，德国人就开发了世界上第一款吸尘器。这个公司如今在业界也是享有盛誉，Kaercher公司是德国的一家家族式企业，在清洁领域，该公司的产品一直是霸主的地位。他们研发的第一款智能吸尘器，长五十公分，高三十公分，体积和一台小型打印机差不多。它能够在无人操纵的情况下，完成吸尘，清扫垃圾，自动充电的功能。而且它的外观很适合清洁一些死角位置，例如沙发、桌子、床等等家居的下面，处理这些位置的灰尘和垃圾。它很得力，当遇到桌角，柜子，楼梯，它会自动避开。它还包含四中清洁模式，分别对应不同的清洁面积，十分人性化，
当德国人研制出第一款智能吸尘器时，处在欧洲大陆中心的瑞典人坐不住了。在瑞典有一家规模很大的电器制造商，它叫伊莱克斯。这个公司的历史悠久，最早可以追溯至二战时期，它每年生产的60多种家用电器销往世界上160个不同的国家，总部位于瑞典首都，斯德哥尔摩。它在清洁领域也占有很大的市场份额。它主打的产品，三叶虫，是一款正真意义上的智能吸尘器。该产品诞生于2001年，它奠定了智能吸尘器飞碟式的外观，从那时候起到现在，市面上的所有智能产品外观的设计灵感都来来自于三叶虫。小巧圆润的身躯使得它能够自由穿梭在各个障碍物之间，内置程序使它能够沿着最佳的路线进行清洁。它有三种工作模式，一般模式，快速模式和点清洁模式。当吸满垃圾时还会自动报警，可以说，它已经具备了现代智能吸尘器的雏形，但是由于当时编程技术的限制，它的活动范围是不可控的。用户需要在不希望三叶虫到达的区域安装磁条，人为得框定三叶虫的活动范围，这也是它唯一的短板。它充满一次电大概能工作一个小时左右，用户只需要把充电桩接上电源，它就会自动前往充电。
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