3.1.2碰撞检测
碰撞检测采用霍尔元件 EW462，芯片的内部原理框图如图3-4所示，芯片的工作方式 如图3-5所示。芯片的供电电压范围为 4.5V~18V，灵敏度高，阻抗低，工作的最大输出 电流为 15mA。当芯片的正上方有S极磁场时，霍尔元件输出高电平，当元件偏离磁场 后，元件输出低电平。通过控制霍尔元件正上方的磁场极性，可以控制元件输出信号 的变化趋势。当极性相反时，元件在偏离磁场时为高电平，正对磁场时为低电平。
Part Two
采用单片微机控制器
单片微控器
本设计以AT89C51单 片机作为检测和控制核
心。是美国ATMEL公司 生产的低电压，高性能
CMOS 8位单片机。兼容 标准MCS-51指令系统，
片内置通用8位中央处理 器（CPU）和Flash存储 单元。
AT89C51 主要性能参数
1.与MCS-51产品指令系统完全兼容 2.有4K字节可重擦写Flash闪速存储器 3.有1000次的擦写周期 4.全静态操作：0Hz~24MHz 5.有128×8字节的内部RAM 6.有32个可编程I/O 口 7.有2个16位定时/计数器 8.有6个中断源 9.低功率空闲和掉电模式
AT89C51 引脚
VCC：电源电压 GND：接地 P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O，也即地址/数据总线复用口。 P1口：P1口是一个携带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱 动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。 P2口：P2口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱 动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。 P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P3口输出缓冲级可驱 动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。
防跌落功能。
采用2行16个字的DM-162液晶 模块，通过与单片机连接，编 程，完成显示时间及清扫机行
进速度的功能。
3.1 传感器系统
内传感器系统
主要用于采集系统自身状态的信息,比如速度、加速度、轨迹、位置等。这类传感器 主要有测速发电机、加速度计、编码器、陀螺仪、电子罗盘等。
外传感器系统
外传感器负责采集系统外部环境信息,比如图像、距离、受力等。这类传感器包括 CCD视觉传感器、超声波传感器、红外传感器、力传感器等。
AT89C51 引脚
表2.1 端口引脚第二功能表
端口引脚
第二功能
P3.0
RXD （串行输入口）
P3.1
TXD （串行输出口）
P3.2
（外中断0）
P3,3
（外中断1）
P3.4
T0 （定时/计数器0）
P3.5
T1 （定时/计数器1）
P3.6
（外部数据存储器写选通）
P3.7
（外部数据存储器读选通）
Part Three
人就是在这种背景下诞生的一种家庭服务机器人。室内智能扫地机器人的路径 规划采用区域充满的规划方法，目标是在设定区域内寻找一条从始点到终 点且经过所有可达点的连续路径。根据建立的扫地机器人平台，提出清扫 机器人随机运动路径规划算法。机器人利用其上安装的红外传感器和摄像 头来识别和感知房间环境，机器人开始以螺旋运动方式覆盖房间的空白区 域，当遇到障碍物时，启动障碍物应对策略，通过计算机软件仿真和在房 间环境中进行实验验证了该算法的有效性。
本设计方案采用超声波传感器、红外光电传感器和接触开关、三种传感器来构 建清扫机器的传感器系统。
3.1.1测速装置模块
测速信号通过在电机的转子上加装带有黑白条纹的圆盘，再利用光电开关得到电机 每转一圈产生若干个脉冲信号，据此可以算出电机的实际转速。这种简易的光电开关 测速法成本低，性能可靠，可以在电机转速不高，精度没有严格要求的情况下使用， 这种测速装置可以构成里程计。根据里程计的返回脉冲数可以计算出电机行走的距离， 并间接得到行走速度。
3 智能扫地机各系统分析
传感器系统
扫地机 各系统
驱动系统
红外遥控系统 浮动开关电路
Hale Waihona Puke 看门狗电路液晶显示电路
红外遥控是目前使用最广泛的一种 通信和遥控手段。主要用来来控制 智能扫地机的清扫方式及开机与关
机。
浮动开关是一个安装在轮子内侧的机械 开关，轮子上有弹簧装置，当轮子浮起 时，开关断开扫地机停止前进，实现了
移动，扫地机驱动器中最根本的问题就是控制电机， 压脉冲序列并通过控制电压脉冲宽度或周期以达到变压
控制电机转的圈数就可以控制扫地机移动的距离和 方向、清扫机械的弯曲的程度或者移动的距离等。
的目的。
一般有专门的控制卡和控制芯片来进行控制。有了
这些控制卡和芯片，然后把微控制器与其连接起来
就可以用程序来控制电机。
源。P0口用于数码管显示，P1口用于电动机的PWM驱动控制，P2、P3口用于传感器的数据 采集与中断控制。这样做的优点是：充分利用了单片机的内部资源, 降低了总体设计的成 本。总系统框图下图所示。
看门狗电路
电 机
PWM调速电路
红外接收电路
液晶显示电路
单
片
继电器控制电路
机
各传感器电路
清扫部 件电机
垃圾箱 盖电机
3.1.2碰撞检测
电源 稳压
霍尔
信号
施密特
输出
元件
处理
触发器
信号
图3-4 EW462 芯片的内部原理框图
3.2 驱动系统
驱动器就是驱动扫地机的动力部件，最常用的就
电机用PWM控制技术所谓 PWM 控制技术，就是通过
是电机。扫地机最主要的控制量就是控制扫地机的 控制半导体开关器件的导通与关断，把直流电压变成电
智能扫地机各系统分析
3 智能扫地机各系统分析
该智能系统采用红外传感器、光电传感器、接触传感器完成自动避障。用光 电编码器检测电机的转速。利用PWM技术来动态控制电动机的转动方向和转速。 通过软件编程实现清扫机行进、执行清扫任务、绕障、停止的精确控制以及检 测数据的存储、显示。通过对电路的优化组合最大限度地利用AT89C51单片机的全部资
扫地机的智能控制系统设计
组员
新能源科学与工程
智能扫地机控制系统简介 采用单片微控器 智能扫地机各系统分析 扫地机系统设计
Part One
智能扫地机控制系统简介
智能扫地机控制系统简介
目前，各式各样的服务机器人越来越多应用于人们的生活中，从事着与人们生 活息息相关的服务工作，极大地提高和改善了人们的生活质量。室内智能扫地机器