基于51单片机的“扫地机器人”设计报告

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1、华南理工大学第十二届智能控制设计大赛初级组之基于51单片机的“扫地机器人”设计报告目录一、设计要求错误!未定义书签。1•基本要求：错误!未定义书签。2.拓展要求：错误!未定义书签。二、设计思路错误!未定义书签。三、方案比较31、洞洞板的选择32、芯片的选择33、单片机键盘的选择34、LCD的选择错误!未定义书签。5、电源的选择错误!未定义书签。6、储存模块的选择47、时钟模块的选择48、最终选用方案4四、一些模块的选择及底盘制作错误!未定义书签。1、电机驱动模块错误!未定义书签。2、红外传感器模块53、循迹模块54、底盘的制作：5五、设计与

2、论证错误!未定义书签。程序流程图错误!未定义书签。六、理论分析与计算61、基础设想分析62、整体框架分析73、独立键盘检测分析74、LCD12864显示理论分析75、算法计算分析7七、电路原理图81、电路图82、相关设计文件8八、测试方法和仪器91、测试方法92、测试仪器9九、测试数据及结果分析101、测试数据102、结果分析，与比赛要求的符合程度12附录13一、设计要求1.基本要求(1)设计扫地机器人，自主完成前进、后退、转向等控制；(1)实现避障功能，能自主走完一个用围墙围起来2m*2m的区域；(2)设计简易扫地装置，能够清扫小纸团；1

3、.拓展要求(1)设计良好的人机界面，用于设置开启时间，显示电量等；(2)能够清扫更小的垃圾，如纸屑；(3)清扫之后能够回到用黑胶布围成的30cm*30cm的起点区域；(4)其他拓展功能。二、设计思路基于51单片机实现通过对按键的操作改变LED人机交互界面上显示的时间参数实现对“扫地机器人”的操作。三、方案比较1•洞洞板的选择(1)锡板(绿色)：锡板质量好，焊接过程容错率高，不易变形，加个较高。(2)铜板(黄色)：铜板质量相对较差，不容易上锡，在高温下铜圈容易掉落，易变形，加个相对便宜。2.芯片的选择STC89C52RC芯片优点：①相对于51

4、版本单片机，52单片机多出了一个定时器及128字节RAM,flash储存多出4Ko②操作简单试用于初学者①可查找资料多，与51单片机完全兼容②价格相对比较便宜并且购买渠道多③支持ISP下载，比较方便④具有EEPROM功能STC12C5A60S2芯片优点：①拥有C52的全部功能②带有AD,PWM功能，多了两个定时器③Flash存储空间达60K④在相同晶振下，运行速度是51的8到12倍⑤中断可自定义优先级1.单片机键盘选择(1)矩阵键盘：在需要较多的按键时，矩阵键盘需要的I0口相对少(2)独立键盘：在需要较少按键时，独立键盘优势大，若在需要较多

5、的按键时，独立键盘消耗的I0口多2.LCD的选择面向初学者来说LCD主要分为两种，1602和12864(1)1602:能够显示简单的字符，操作简单，屏幕相对较小，能够显示的信息数量有限(1)12864:能够显示简单字符也可以显示自定义的图片，操作相对困难，屏幕相对较大能够显示较多的信息。1.电源的选择18650锂电池：输出电压高，约为3.7v,负载能力强，能够驱动电机驱动模块和单片机和各模块。只需要两块电池。可充电，比较环保。价格相对较高。普通干电池：输出电压较低，负载能力较低，要驱动电机驱动模块需要5块1.5v干电池，一般不能充电，调试过

6、程易造成浪费。价格相对较便宜。升压模块：能将3・5伏的电压升到12伏或更高，但是性能越好的价格越高，性能较低的承受电流不能过大。2.储存模块的选择⑴单片机自带EEPROM:使用方便，可以节省IO口，操作简单⑵AT24C02:擦除写入速度快，可擦写次数达100万次，数据可保存达100年，功耗低3.时钟模块的选择（1）DS1302:操作简单,IO口占用少，基础电路简单，可自行焊接（2）DS12C887:芯片集成度高，不需要外部基础电路，焊接方便，但IO占用多8•最终选择方案基于设计思路，由小组成员讨论决定选择同时选用锡板和铜板（降低开支的同时，

7、保证焊接稳定），鉴于使用模块较多IO口不足的问题同时选用STC89C52RC芯片和STC12C5A60S2芯片，独立键盘（只需要4个功能按键,IO口占用与矩阵键盘相同，且矩阵键盘的焊接难度大）,12864（根据需要显示的功能选择），单片机自带EEPROM（节省10口，同时降低操作难度），选用电源为18650锂电池（输出电压较为稳定，且可以充电，环保实用），选用DS1302（降低操作难度，节省IO口b四、一些模块的选择及底盘的制作1•电机驱动模块采用专用芯片L298N作为电机驱动芯片。L298N是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，它相应频率

8、高，一片L298N可以分别控制两个直流电机，而且还带有控制使能端。用该芯片作为电机驱动，操作方便，稳定性好，性能优良。我们采用现成的封装好的电机驱动模块，能将6/2伏的电压转化为