代码收藏家 单片机智能扫地吸尘小车的原理与技术解析
摘 要
随着智能化设备应用于人们的日常生活,使人们享受更加优越和高品质生活,但随之,也出现新的问题,如
何能够在保证清扫质量的前提更加有效率地完成指定的清扫任务,这也是智能化设备在清扫中所面临的新的重要问
题。采用C语言编程模式,基于KEIL开发环境和普中下载器的使用，本文主要设计并制作了一个基于单片机智能扫地
吸尘小车,包含由STC89C52单片机做主控的控制模块,超声波测距与防碰撞模块、L298N电机驱动模块、红外遥控模块
以及自主搭建的吸尘器模块等外围器件组成。同时此系统将采用电池供电，与目前市场上的智能小车相比增加了防
跌落系统可以使小车更安全地完成工作。
关键词：人工智能；超声波避障；智能清扫
1 引言
1.1 研究背景及意义
从上个世纪50年代"人工智能"概念的提出,到现在人工智能这一新兴技术的发展不断崛起。近些年来,随着本国
人工智能技术的不断改革、进步和发展,而人工智能技术又具有效率快[1],精准度高,稳定性强,可以有效节约大量的
人力和资金,因此在人们的日常生活中也逐渐融入了一些更加智能化的设备,比如，智能清扫机器人、人工智能足疗
机械按摩仪、智能蓝牙音响小电子闹钟等。在现代人们的家居生活中,最基本的服务型智能化设备是一些智能清扫设
备,人们繁忙的快节奏生活让本应该是最简单轻松的扫地工作成为了最疲惫和劳累性的工作,而这些智能化清扫的设
备能够用一些智能化的方法有效的帮助人们解决这些问题,从而释放了人们的双手,让人们能够节约出来更多的时间,
用来追求更加优越和更高品质的生活质量。但随之,也会出现新的问题,如何能够在保证清扫质量的前提下更加有效
率地完成指定的清扫任务,这也是智能化设备在清扫中所面临的新的重要问题。
随着当今社会的发展,智能家居产品得到了充足时间的发展,各式各样的智能家居产品得到研究并制作了出来,紧
接着应用于人们的生活,智能家居产品在人们的日常生活中扮演着越来越重要的角色,其中使用数量最多且应用范围
最广泛的是智能清扫小车,甚至这些自动清扫小车所占据的比例达到了可怕的百分之九十以上,所以,以后家用自动清
扫小车在社会上需求量将会越来越大,而且智能清扫小车在其它应用的地方也十分的多,自动清扫小车的销售对象大
多数为那些具备一定经济条件的年轻人和一些老年人,而且在他们的生活中广受欢迎,所以它作为一个智能产品是十
分适合拿来研究与设计的,因此,本人选择了它。
近年来,智能清扫小车的研究已经受到了多个国家相关研究人员的重视。基于单片机智能扫地吸尘小车将移动小
车技术和吸尘清扫小车技术很好的结合起来,它们能够在室内自主的避开所有障碍物,继续实现清扫工作,因此它们替
代了传统的繁重的手工清扫工作,节约了大量的时间。基于单片机智能扫地吸尘小车作为智能移动小车的一个特殊应
用,从专业技术这一角度来讲,自动避障的智能清扫小车能够非常准确的表现出智能移动小车的多个方面的基础性功
能,具有非常强的象征意义。从将来的市场应用前景的角度来讲,基于自动避障的智能清扫小车能够大大的减轻人为
清扫工作的劳动疲劳,加快了清扫速度,而且清扫的更加干净整洁,特别适合用于家庭和一些人流量大的场所的情节工
作。因此,设计制作那些自主避障智能吸尘小车既具有很高的专业技术的挑战性,又具有广阔的市场发展前景,在这样
的背景下,智能小车肯定会大范围的被应用于各个领域。在原有的基础之上又结合了现代传感器感应功能,优化了智
能小车的原本无法智能感应的缺陷。本人的课题旨在于设计并制作出来一部成本低廉,应用范围广泛,功能齐全的能
够充分实现满足每个家庭生活需求且能够方便运行适用的家庭自动避障的智能清扫小车,使它可以代替传统的家庭人
为清扫地面的方式。
虽然目前市场上的智能扫地小车技术已经逐渐完善而且功能也在逐渐增加,不同的品牌所设计研发的智能小车产
品在市场上的价格也有很大的差别,但是从专业技术这一层面上来讲,谈论到底还是相同的技术。本次论文的目的主
要是针对当前智能清扫小车原有的基础功能层面和技术需求上再次进行更加深层的分析学习,而后本人再根据自身在
大学所学到的专业知识和培养的专业能力进行深入的研究和改进,设计一款属于自己的基于单片机智能扫地吸尘小
车。相信在本次的毕业设计中,本人不仅能深入地了解多功能智能清扫小车的设计、构造、功能的实现,也能展示出
对自身大学期间所学专业知识和培养的专业技能的一种测试成果，同时也是对自己将来进入社会工作的一种经验积
累。
1.2 国内外现状
1990年,中国开始进行智能小车的研究,其中以哈尔滨工业大学和国防科技大学为主。直至1995年,两所学校共同研究出了一种智能清扫小车,该小车能够在固定的环境中自主的运动并且进行清扫工作。l999年,浙江大学的机械电
子研究专业和电子信息专业在浙江大学开始进行智能清洁小车的研究,并且在两年后成功设计了国内第一个具有左右
三维度初步结合功能的自动智慧型家庭智能吸尘清理小车,这种型号的智能自主吸尘清理小车在其工作时,首先主要
是用来进行内部环境的分析学习;然后利用一种超声波测距传感器用来进行墙壁测距,与这个墙壁之间一定要保持一
定的移动距离后再继续向前行走,在智能清洁小车清理这个房间角落的时候就会获得整个房屋的面积大小和房间尺寸
等等相关信息,从而确定每次清理的持续时间;之后,将这些信息传输给控制系统,控制系统会规划出最适用的路线传
输给执行系统来完成清扫工作。
2002年,德国家电企业公司伊莱克斯(ELIX)首次推出了"三叶虫"系列智能化自动清扫小车,这一系列小车的推出
颠覆了当时现代社会人们对于智能扫地的传统认识。三叶虫自动扫地小车是目前世界上第一款通过自主研发量产的
小型智能自动扫地家用小车,其整体外形为圆饼形,具有一层塑料材质的外壳。它采用单片机进行自动控制，小车的
底部车轮在它的控制下可以自动进行定向旋转,从而可以让自动扫地小车的移动主体实现定向运动。并且，它采用了
先进的仿生打扫方法,使得进行打扫时的小车可以快速地感应到自己打扫周围是否有任何障碍物并且是否将其安全围
困。从2003年9月起,iRobot公司、Proscenic公司相继发布了一系列的新型智能吸尘产品,其中两个重要技术是高速
真空震动吸尘和高速碰撞性吸尘运动。
从2007年开始一直到现在,越来越多的软件创新者和一些中小型企业开始推出了一系列的行业创新型软件产品,
所以在以后,智能小车的功能也将随之越来越丰富。其中在国产智能扫地小车方面,有山东瑞立科技环保有限公司、
淄博福骏清洁设备有限公司、安徽洁百利环境科技有限公司等。这些公司所设计出的智能小车功能丰富,包括触碰
式、非触碰式、红外线遥控技术、传感器感应技术、超声波式等。
2相关软硬件概述与可行性分析
2.1 相关软硬件概述
2.1.1STC89C52单片机
本设计采用STC系列的ST89C52单片机型号,该单片机是目前市场上最常用的单片机之一,具有32个可用的IO口,优
点在于效率高,低功耗,超强耐腐蚀和抗干扰,成本低,以及具有一些常用的串口、定时以及中断等资源,常应用于一些
小设备的控制之中,比如微波炉或者遥控小车之中。
图1STC89C52单片机
2.1.2 超声波HCSR04传感器
采用超声波HCSR04传感器,该传感器利用声波的反射原理进行工作,发射管发射声波后接收端接收返回的声波信
号,再利用计算公式即可计算出距离,该传感的优势在于检测距离较远[2,3],有效距离具有三米多,缺点在于单一工作
的传感器在障碍物具有斜面的情况下,容易检测不到返回的声波,需要搭配多个传感器对不同方位进行检测才能实现
全方位避障。超声波HCSR04传感器如图2所示：
图2超声波HCSR04传感器
2.1.3 L298N驱动模块
采用L298N驱动模块,该驱动模块具有5V稳压输出的供电优势,将电池输入的电压进行稳压5V输出[4],可直接提供
到单片机系统使用,缺点在于最高的输入电压才12V左右,对于高速电机的驱动能上,有着明显的不足。常用于一些小
型机器人的使用。
2.1.4 TCRT5000红外反射传感器
TCRT5000光电传感器模块是基于TCRT5000红外光电传感器设计的一款红外反射式光电开关[5]。传感器采用高发
射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成，输出信号经施密特电路整形，稳定可靠[6~8]。
2.1.5 红外遥控模块
本设计的红外遥控模块包括1838遥控模块和接收头。其中遥控模块的红外遥控距离可达八米，不过具体距离与
周围环境和接收端的灵敏度等因素有关。红外接收模块负责接收红外遥控模块发射过来的信息并将其转换成十六进
制码，它们结合使用才能实现既定的通信。
2.1.6 LCD液晶显示屏
本设计采用的液晶显示屏是LCD1602液晶显示屏。LCD液晶显示屏是一种专门用来显示字符和数字的点阵型液晶
模块，它是由若干个5X7或5X11点阵字符位组成的，一个字符占据一个点阵字符位，每位之间有一个点距的间隔将字
符隔开，行与行之间也有间隔[9,10]。
图6LCD液晶显示屏
2.2 可行性分析
2.2.1 技术可行性
基于单片机智能扫地吸尘小车主要采用传感器技术、单片机技术，以及计算机编程技术。在传感器技术方面，
本系统计划使用超声波传感器和红外线传感器全面采集小车工作环境的信息，来确保小车可以安全地进行工作；在
单片机技术方面，系统拟采用51系列的STC89C52芯片作为系统CPU，对传感器传输的数据进行分析处理；计算机编程
技术主要使用C语言对单片机和传感器的部分接口进行编码控制。
2.2.2 设备可行性
基于单片机智能扫地吸尘小车系统中，主要硬件是STC89C52单片机、超声波传感器、 红外传感器、L298N电机
及自主搭建的吸尘结构等，在现实生活中这些模块大多存在，价格较为低廉，在经济层面上可以接受，所以可以在
网上直接购买得到。
2.2.3 实用可行性
目前市面上的智能清扫小车往往不具有防跌落装置,本人所设计的智能小车具有防跌落功能。这个功能主要就是
用来检查自动扫地小车的机身前方或者在机体上下方是否是悬空的,比如前方有楼梯,当小车机体前方是悬空的,那么
这种防机身跌落的驱动电路就会随机向旧的CPU随机发出一个较小的功率低电平给新的CPU,CPU就会随机做出一个机
身相应的自动操作信号来对两个装在车轮上的驱动电机进行自动控制,使小车能够及时避开转而向其他方向运动。
3 功能需求分析
系统的功能需求分析指定了系统必须提供的服务，即通过需求分析应该划分出系统必须要完成的所有功能。本
次设计的智能扫地吸尘小车,要求最终能实现自主避障、红外遥控、扫地吸尘和防跌落的功能。
3.1 自主避障
本设计的自主避障功能要求小车上的超声波传感器能够自动检测小车在工作时前方是否已存在障碍物或没有任
何障碍物，系统要根据传感器检测到的信息做出相应的动作，即控制两个电机的轮子继续向前移动或者控制小车朝
着其他方向移动，从而使小车始终能够及时准确的避开障碍物。
3.2 红外遥控
本设计红外遥控功能要求红外遥控器与本人所设计的智能扫地吸尘小车上的红外接收模块建立连接后，可以正
常的通过控制遥控器上的按键来控制小车进行模式转换以及可以控制小车前进、后退、左转、右转和停止。
3.3 扫地/吸尘
本次设计的扫地吸尘功能要求小车的吸尘机能够将地面上的碎纸片和一些细小的垃圾吸入塑料纸杯中。
3.4 防跌落
防止小车机体跌落功能要求通过红外传感器自动检测扫地小车机身前方是否处于悬空状态，比如小车前方是否
有楼梯或者断层地，当小车前方出现这种情况时，为了防止小车的摔落，系统可以根据红外传感器检测到的信息做
出相应的动作，即控制两个轮子的驱动电机，让小车朝着其他方向继续执行清扫工作。
4 总体设计
此系统的总体设计如图7所示：
图7总体设计
4.1 实物图设计
基于单片机智能扫地吸尘小车的实物设计,包含由STC89C52单片机做主控的控制模块,超声波模块、L298N电机驱
动模块、红外遥控模块、红外循迹模块、LCD液晶显示屏以及自主搭建的吸尘器模块等外围器件组成。具体实物图如
图8所示：
图8实物图
4.2.1 自主避障模式
自主避障模式：即小车在行走过程中，可以根据各传感器检测到的环境信息自主地改变小车的前进方向，从而
达成避障的目的。在此模式下，若检测到小车前方为悬空状态，小车也会改变前进方向，防止摔落。
4.2.2 红外遥控模式
红外遥控模式：即在此模式下，人们可以通过控制红外遥控器上的按键来控制小车切换工作模式和改变小车的
运动方向[11]。如可以让小车从红外遥控模式进入自动避障模式，也可以控制小车上扫地吸尘模块的开关，使小车
进入扫地吸尘模式和控制小车前进、后退、左转、右转，也可以让小车停止前进。
4.2.3 扫地吸尘模式
扫地吸尘模式：人们可以通过按动小车上和红外遥控器上对应的按键来让小车进入吸尘模式，进入此模式后，
小车上的扫地吸尘模块就可以将地面上的小碎纸片和一些细小的垃圾吸入塑料纸杯中,以完成垃圾清扫的过程。
4.3 功能模块设计
4.3.1 电源模块
本次设计的电源采用的是两节五号电池和两节可充电的18650锂电池。其中，两节五号电池只供电给扫地吸尘模
块，两节可充电的18650锂电池供电给L298N驱动模块，驱动模块进行内部稳压后给系统供电。本次设计的系统电源
电路如图9所示:
图9系统电源电路图
4.3.3 按键控制模块
此模块为小车上的五个按键，分别用来控制小车进行模式转换，扫地吸尘模块是否工作，自主设置左右两边超
声波避障的安全距离，以及在设置安全距离时，使安全距离的数值增加和数值减少。它们的电路图如图11所示：
图11按键控制模块电路图
4.3.4 红外遥控模块
选择红外遥控装置作为小车的遥控控制器。红外遥控是通过遥控发射器内的编码芯片将按键信息调制成一串0和
1的二进制代码，然后通过红外线发出，最后被红外接收装置接收进行解码，再运用单片机对解码后的码信息进行识
别，然后再根据不同的码信息进行不同的控制操作[12~14]。
4.3.5 执行电机模块
单片机的IO口输出的电压虽然是电源电压，但是电流一般只有几十毫安，一般用于三极管或者场效应管的驱动
端口，无法直接驱动电机、高功率LED等大电流器件，要想驱动电机使得小车行驶，就需要借助外界的驱动器件。本
次设计采用的电机驱动模块为L298N，它是一款桥式的驱动器，不仅具有四个驱动输出口，还具有内部稳压的功能，
当输入的供电电压大于5V时，内部将进行稳压使它达到5V，稳压后的电源输出可外界驱动其他设备。
4.3.6 超声波测距模块
采用超声波HCSR04传感器,该传感器利用声波的反射原理进行工作,发射管发射声波后，接收端接收返回的声波
信号,在此过程中，用定时器记录下发射和接收所需要的时间，之后再利用计算公式即可计算出距离。该传感的优势
在于检测距离较远,有效距离有三米多,缺点在于单一工作的传感器下，在障碍物使斜面的情况下,容易检测不到返回
的声波,需要搭配多个传感器对不同方位进行检测才能实现全方位避障。
4.3.7 防碰撞模块
本功能的实现采用超声波HCSR04传感器，该传感器利用声波的反射原理进行工作，发射管发射声波后，如果小
车前方没有任何障碍物，相应的侦探侦察器与探头电路连接后得到的射频电路会发送一个高电平信号给CPU，CPU做
出相应的动作，即控制两个车轮的电机，使小车的车轮继续向前移动；但是一旦发现小车前方有障碍物，相应的侦
探侦察器与探头电路连接后得到的射频电路会发送一个低电平信号给CPU，CPU做出相应的动作，即控制两个轮子的
电机，来控制小车朝着其他方向移动，从而使小车始终能够及时准确地避开障碍物。
4.3.8 防跌落模块
防止小车机体跌落控制电路就是用于自动检测扫地小车机身前方是否处于悬空状态的一种电路,比如小车前方是
否有楼梯或者断层地,当小车前方出现这种情况时,为了防止小车的摔落,防跌落电路就会自动发出一个低电平给
CPU,CPU再做出相应的动作来控制两个轮子的电机,让小车朝着其他方向继续执行清扫工作。
4.3.9 吸尘模块
本次设计的扫地吸尘小车中吸尘部分的吸尘机模块是本人根据大学所学到的知识自主设计的,它利用扫地电机使
风扇进行反向方位旋转,扇叶在高速的反向方向旋转运动的作用下,扇叶的背后会形成一个小小的吸引气流而产生吸
力。如果将这个具有吸引力的气流集中在一起,那么这个吸引力可能会扩大数十倍,从而达到吸尘的效果。本次所设
计的吸尘机模块,就是在此设计原理上,吸尘器的驱动电机使风扇在空气气流中高速旋转,从吸出口直接抽取空气,使
得吸尘容器中会产生一定的灰尘垃圾,它们可以通过吸尘接管的手柄、软管、主吸收收缩管进入塑料杯中。如图17所
示为吸尘器模块电路图：
图17吸尘器模块电路图
4.3.10 垃圾清扫模块
垃圾清扫主要指的是一些小的碎纸屑之类的垃圾,小车通过电机的控制,来操纵风扇的旋转产生较大的气流,将地
面上的碎纸片和一些细小的垃圾吸入塑料纸杯中,以完成垃圾清扫的过程。垃圾清扫电路图如图18所示：
图18 垃圾清扫电路图
4.3.11 液晶显示模块
本系统的液晶显示模块主要功能是刚打开总开关时显示欢迎语，在自主避障模式下，显示检测范围内小车与前
方障碍物之间的距离；同时，在设置小车超声波避障的安全距离时，显示小车上左右两个超声波避障设定的安全距
离的数值。因此，它可以在人们设定安全距离时起到辅助作用。此液晶显示模块的电路图如图19所示：
图19液晶显示模块电路图
5 详细设计与实现
本次设计采用的是KEIL4软件。设计具体步骤为:
(1)打开KEIL4软件,首先新建一个工程,选择菜单project,选择new project，选择位置[15],新建并命名一个文
件夹,点击确定,会把头文件也保存进去,如果选择取消,就不会保存头文件。然后选择芯片,选择本人所使用的
STC89C52单片机,然后将选择的单片机保存至工程文件中。
(2)新建一个C语言码,开始进行程序编程,选择编程的程序,保存为C语言码到原来的目录中,保存C文件,C文件打
开方式选择默认程序,可以用写字板或记事本打开。然后添加文件到组源,找到建立的文件夹添加,将其加到工程项目
中。对文件进行编辑,如果出现错误,下方会提醒哪一行会出现错误,出现了什么错误,自己进行改正。一定要生成一
个hex文件,点击设置,选定调节的晶振为12MHZ,如果没有hex文件,一定要再编译一下,自动生成出一个hex文件。
(3)对hex文件进行烧录。在左上角的Mcu Type 下选择STC89C52单片机,选择编译好的hex文件[16],在OpenFile
下打开文件,然后再COM下选择所用的COMS 串行口和最高波特率下输入自己烧录程序使用的最高波特率。对烧录好的
文件设置完成后,选择Download 进行下载,然后出现界面会显示"正在尝试与MCU/单片机握手连接…“[17],然后对选
用的STC89C52单片机下电然后再上电,这个过程一定要做一次,否则hex文件可能会烧录错误。烧录过程完成后,会出
现界面显示"正在擦除应用程序区…;正在下载…;下载、校验、擦除时间、下载时间…”,就表示烧录完成,烧录成
功后,程序会自动运行。
(4)通过连接串口行和仿真测试装置将之前所烧录好的hex文件下载到本人的STC89C52单片机中。
5.1 主函数
主程序是系统的综合处理函数,是将包括模块采集输入的处理,数据的运算,以及输出的输出集中在一起的综合处
理中心,本次设计的扫地吸尘小车在输入方面是超声波信号和红外信号线的采集,输出控制避障和扫地吸尘处理,在系
统开机后首先进入主函数初始化,将传感器模块进行初始化后进入循环检测并且处理数据输出。
void main()
{
TO_init();//定时器0初始化
LCD_init(); //液晶初始化显示
qian_num=EEPROM_read(0x2002); //
hou_num=EEPROM_read(0x2202); //
jdq=1;
jdq2=1;
while(1)
{
scan();
if(set_f0) //没有按键按下去去时候
{
display();
moto1=0;moto2=0;moto3=0;moto4=0;
}
if(set_f1&&csb_ok0) //避障模式
{
HC_Start(); //开始测量并且转化
display1();
}
if(set_f1&&csb_ok!=0) //距离设置
{
display4();
moto1=0;moto2=0;moto3=0;moto4=0;
}
if(set_f==2) // 红外遥控模式
{
display3();
}
}
}
16
图20主程序流程图
5.2 红外遥控函数
本函数主要是写入红外遥控器上每个按键所对应的功能，并在小车上的接收模块接收到遥控器发出的红外信号
时，根据接收到的遥控器按键的信号的不同来控制小车进行模式转换，以及控制小车的前进、后退、左转、右转和
停止。
5.3 超声波测距函数
本函数的主要功能为避障安全距离的设定，这个避障的安全距离是可以被用户通过小车上的按键来自己设定
的。设定完成后，若小车与障碍物之间的距离小于设定的安全距离，就要控制小车改变运动方向来实现避障[14]。
5.5 防跌落模块
本模块主要是自动检测扫地吸尘小车机身前方是否处于悬空状态，比如小车前方是否有楼梯或者断层地，当小
车前方出现这种情况时，便控制小车朝着其他方向继续执行清扫工作，来防止小车的摔落。
5.6 扫地吸尘模块
本模块的功能主要是接收到吸尘信号后驱动扫地吸尘模块进行吸尘。
图26扫地吸尘模块
5.7 系统焊接
本次设计选用的是主板是万能点阵板,这种板子上是一个一个的小洞洞,可以直接将焊丝插入到小洞中,操作方式
很简单,而且还可以进行无缝隙布满板的焊接。本人按照大学实验课上所学的焊接方法,对其焊接。焊接过程所使用
的万能点阵板相比于专业的PCB制版而言,万能点阵板具有以下优势:首先使用门槛低;其次成本低廉,没有PCB制版昂
贵;而且在焊接使用方面方便简单,拓展灵活。
首先开始准备工作,将自己焊接点时所用到的所有物品摆放到桌面上,比对自己的电路板原理图,将每个位置焊接
那个原件先了解一下,并确定先焊接哪一部分,尽量不影响之后的焊接过程,给自己造成一些不必要的麻烦。本人的焊
接方式是先焊接体积小的,再焊接体积大的,因为这样可以省去很多麻烦。其次,本人在焊接某些元器件时,比如说开
关,电机等元器件时,一定要注意,不要将这一类元器件的正负极接反了,否则程序可能会没有反应或者程序在运行时
会直接烧坏,所以,本人在焊接时一定要一步一步认真完成,如果发现有错误出现,一定要及时的改正过来,在所有过程
完成后再仔细地检查一遍,确保没有任何的错误。最后使用烧录器将已经编译好的hex文件直接烧录到本人用的
STC89C52单片机中去,最后插入到插排上,本人的焊接过程就完成了。
图27系统焊接原理图
图28焊接组装完成实物图
6 实验结果
6.1 自主避障
小车上的超声波传感器能够自动检测小车在工作时前方是否已存在障碍物或没有任何障碍物，系统根据传感器
检测到的信息做出相应的动作，即控制两个电机的轮子继续向前移动或者控制小车朝着其他方向移动，从而使小车
始终能够及时准确的避开障碍物。
图29自主避障效果图
6.2 红外遥控
红外遥控器与本人所设计的智能扫地吸尘小车上的红外接收模块建立连接后，可以正常的通过控制遥控器上的
按键来控制小车进行模式转换以及可以控制小车前进、后退、左转、右转和停止。
图30红外遥控效果图
6.3 扫地/吸尘
人们通过按动红外遥控器上对应的按键或者小车上对应的按键打开小车上扫地吸尘模块的开关后，小车的吸尘
机能够将地面上的碎纸片和一些细小的垃圾吸入塑料纸杯中。
图31扫地吸尘效果图
6.4 防跌落
通过红外传感器自动检测扫地吸尘小车机身前方是否处于悬空状态，比如小车前方是否有楼梯或者断层地，当
小车前方出现这种情况时，为了防止小车的摔落，系统可以根据红外传感器检测到的信息做出相应的动作，即控制
两个轮子的驱动电机，让小车朝着其他方向继续执行清扫工作。
图32防跌落效果图
6.5 超声波测距
本功能主要为避障安全距离的设定，这个避障的安全距离是可以被用户通过小车上的按键来自己设定的。如图
33上的液晶屏所示，其中Z是左边超声波避障的安全距离，Y是右侧超声波避障的安全距离。
图33超声波测距效果图
7 总结
在完成本人的毕业设计的这几个月里,本人能够更加熟练地运用大学课堂上所学到的知识,比如说C语言编程、如
何运用KEIL 4软件进行编程、调试、hex文件的烧录等。特别是本人作为一名物联网工程专业的本科生,这次设计与
本人所学的许多知识息息相关。而本人大学四年的学习课程以C语言、数电、模电、电路分析为基础,进一步地深
入，又学习了51单片机、电子创新设计、通信原理、操作系统、传感器应用及原理、嵌入式系统等课程。通过这次
的毕业设计使本人掌握了如何设计一个智能产品,设计智能产品的基本方法和思路。下面是本人对整个毕业设计的过
程所做的总结:
接到选题任务以后进行选题,在这个过程中，本人选择了自己最有兴趣的课题,基于单片机智能扫地吸尘小车。
课题题目确定了以后,本人就开始在网上寻找关于智能小车的相关资料。尽量多地准备相关资料,根据这些资料来分
析自己要设计的智能小车应该具有哪些功能,比如说基础功能就是自动避障和智能清扫,这两项是重点,之后再添加一
些新的功能,比如说可以用红外遥控连接上智能小车上的红外接收模块进而控制小车运动、如果小车前方有悬空地带
如何防止跌落下去等。这都是本人在论文写作前期需要准备的资料,对这些资料分模块整理,每个功能为一个模块,一
一记载保存下载。通过上面的资料查询记录的过程,本人对所选的题目也有了基本的了解,接下来就是结合已有的资
料来更加透彻地分析题目。对本人的智能小车开始有一个基本的设计方向,以及各个功能模块的分析与功能实现。有
了设计方向，就要去动手实现。在这一过程中，本人掌握了一些方法和技巧：编写源代码的时候最好是编写完成一
个小模块就进行调试,这样可以避免设计的最后出现太多的错误而乱成一团糟[18~21]。就这样进行不断的修改调
试，直至本次设计全部制作完毕。最后对小车实物的焊接。
本文设计的基于单片机智能扫地吸尘小车主要通过从超声波采集检测、小车电机驱动、红外遥控模块、吸尘机
控制模块以及防跌落电路进行的组合设计,虽然基本上的功能都大致实现了，但也存在着一些不足之处，比如吸尘机
的吸尘效果，目前由于制作原料的局限性,吸尘的效果不是非常的明显，只能吸一些简单的小碎片纸屑进行模拟，还
有目前的系统工作都是自动模式，没有手动控制模式，所以在今后的优化中可以加入相关的人工操作，以保证系统
的时效性。
作者：qq_1694456187
