【《單片機控制的掃地機器人系統的硬件設計案例》2000字】

單片機控制的掃地機器人系統的硬件設計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u5962單片機控制的掃地機器人系統的硬件設計案例 199501.1系統硬件電路總框圖 113881.2系統硬件選擇框圖 2264501.3STM32主控芯片模塊 263031.4檢測模塊 3206511.4.1DHT11傳感器 345771.4.2HC-SR04超聲波測距傳感器 4168941.5播報模塊 5130661.5.1SYN6288語音合成模塊 5262541.5.2有源蜂鳴器模塊 5131771.6電機驅動模塊 5256011.7微風扇器件 6254701.8OLED顯示模塊 71.1系統硬件電路總框圖本設計的系統，以STM32F103C8T6單片機為CPU，通過按鍵輸入模塊、傳感器模塊、電機驅動模塊、OLED顯示模塊、播報模塊多種模塊協調互助，完成最后的功能實現。其中傳感器模塊又可以細分為溫濕度傳感器、超聲波測距傳感器模塊,。播報模塊又包含有源蜂鳴器和語音播報模塊。通過各個模塊之間的相互聯系配合完成設計目的。系統的功能框圖如圖3-1所示。圖3-1系統框圖超聲波和溫濕度傳感器接收外界信息之后，經過數模轉換器將信號轉換成數字信號，然后傳輸給單片機，經過單片機的精確處理后傳輸給顯示模塊和電機驅動模塊，完成對空氣溫濕度的實時監控播報和掃地機器人的移動模式。使用可以反復充電的電池組作為電源，供給整個設計系統用電，更加貼近生活中的情況。按鍵模塊共有五個獨立按鍵，第一個按鍵作用是開關控制，開啟和關閉整個系統的通電情況。第二個按鍵作用是轉換OLED顯示屏的顯示內容，使得我們可以進入預約模式，選擇所要預定的打掃時間。第三個按鍵的內容是調節預約時間增加。第四個按鍵作用是預約時間減少；第五個按鍵的作用是播報實時溫度與濕度。清掃模塊選用的是風扇，當時間到達預約時間后開啟轉動，并且掃地機器人會根據實時監測到的室內環境，可以自動的調整自身的清掃路徑。播報模塊既有語音播報和蜂鳴器報警。1.2系統硬件選擇框圖本次課題設計使用HC-SR04超聲波測距傳感器，作為室內障礙物檢測傳感器；使用DHT11溫濕度傳感器，作為溫濕度的檢測傳感器。同時，為了在白天更清楚的觀察顯示屏，使用0.96英寸OLED顯示屏，亮度更高；使用STM32F103C8T6作為微控制器。播報模塊分為兩類，一種是可以直接報警的蜂鳴器，還有一種是通過SYN6288語音合成模塊進行智能語音播報的模式。具體的硬件結構框圖如圖3-2所示。、圖3-2系統硬件結構選擇框圖1.3STM32主控芯片模塊圖3-3STM32F103C8T6最小系統板實物展示圖此次畢業設計的主控芯片選擇的是STM32F103C8T6,但是在設計之初時設想的是51系列芯片，但是相比51系列使用STM32F103C6T6作為中控芯片擁有更快地運算速度，接口兼容性，來完成整個電路的仿真設計。圖3-3是關于STM32最小系統板實物圖。1.4檢測模塊1.4.1DHT11傳感器圖3-4DHT11傳感器實物圖圖3-5DHT11傳感器模塊電路接口圖本次選擇的DHT11溫濕度傳感器響應快、抗干擾能力強、功耗低、價格低、性價比極高。可以同時檢測周圍環境的濕度和溫度，相較于其他選擇，其測量范圍大，基本覆蓋日常生活中所處的溫濕度。設有固定螺栓孔,方便安裝。DHT11是一個可以檢測溫濕度的，具有較高靈敏度的傳感器，在現實生活中有著廣泛的應用。DHT22和DHT11兩相對比之下，雖然DHT22顯得更加準確，但是DHT11也有著價格便宜，采集率更高的優點，因此，本次設計選擇了DHT11.1.4.2HC-SR04超聲波測距傳感器圖3-6HC-SR04實物展示圖圖3-7HC-SR04傳感器電路接口圖HC-SR04特性：本模塊測度距離精準，性能穩定，效率高，盲區小。本模塊使用方法簡單,一個發射口發出一個持續一段時間的高電平,就可以在接收口等待高電平的輸出。輸出發出就可以打開定時器進行計時,當這個口變為低電平的時候就輸出定時器的數值,這個時間就是這次測距的時間,然后可以計算出距離。這樣持續的測量,就可以達到實時掃描的效果。1.5播報模塊1.5.1SYN6288語音合成模塊圖3-9SYN6288語音模塊實物圖SYN6288語音模塊具有：可正確識別具體數值、長串號碼、時間日期及單位符號；可合成想要的的文本，同時支持字母的合成；清楚、自然、精準的語音效果；完全可以滿足本次設計中，對于語音播報的硬件要求。支持休眠功能，在進入休眠時降低能耗，進一步延長了本設計的工作時間；支持音量調整；可以調節播報聲音大小。1.5.2有源蜂鳴器模塊圖3-9蜂鳴器實物圖本次設計在蜂鳴器的選擇上，選擇有源蜂鳴器。可以發現有源蜂鳴器的報警系統速度更加的快，也顯得更加地高效快捷，控制起來更加方便。1.6電機驅動模塊圖3-102電機驅動模塊實物圖電機驅動模塊供電電壓高，為吸塵風扇提供強筋動力，可以驅動兩個直流電機，并且可分別實現正反轉和調速的功能，充分利用風扇的吸塵作用，非常適合本次設計的掃地機器人。表3-1直流電機驅動邏輯真值表圖3-11驅動板模塊電路接口圖1.7微風扇器件圖3-12微風扇展示圖本次選擇的臺達風扇具有兩大大核心特色：(1)能動：大風量，低振動，高速低噪，動力強勁；(2)能靜：高效散熱，拒絕噪音，高品實惠，靜音健康；1.8OLED顯示模塊圖3-13OLED電路圖OLED最大的優點在于不需要背光的支撐，在充滿電的情況下，可以自動產生光，具有較高的視角、高對比度、低功耗、快速反應、色域寬、制程簡單等優點。對比OLE