基于单片机智能扫地机器人控制系统设计

**单片机设计介绍，基于单片机智能扫地机器人控制系统设计

一 概要

  基于单片机智能扫地机器人控制系统设计概要

一、设计背景与目标

随着科技的进步和人们生活水平的提高，智能扫地机器人已成为现代家庭中的常见设备。为了提升扫地机器人的智能化水平和用户体验，我们设计了一个基于单片机的智能扫地机器人控制系统。该系统通过单片机控制实现扫地机器人的自主导航、避障、清扫路径规划等功能，并通过人机交互界面提供用户操作和信息反馈。

二、系统组成

单片机控制器：作为整个控制系统的核心，负责接收传感器数据、处理控制逻辑并输出控制信号。
传感器模块：包括超声波传感器、红外传感器等，用于检测环境信息，如障碍物、地面材质等。
电机驱动模块：根据单片机控制器的指令，驱动扫地机器人的电机进行移动和清扫动作。
电源管理模块：负责扫地机器人的电源供应和电池管理，确保机器人的持续工作。
人机交互界面：通过液晶显示屏、按键等方式，提供用户操作和信息反馈，方便用户进行控制和了解机器人状态。
三、工作原理

环境感知：通过传感器模块实时感知扫地机器人周围环境，包括障碍物位置、地面材质等信息。
数据处理：单片机控制器接收传感器数据，进行滤波、校正等处理，以获得准确的环境信息。
控制决策：根据处理后的环境信息，单片机控制器进行路径规划、避障等控制决策，并输出相应的控制信号。
电机驱动：电机驱动模块根据单片机控制器的指令，驱动扫地机器人的电机进行移动和清扫动作。
人机交互：用户通过人机交互界面进行操作，如设置清扫模式、查看机器人状态等，并通过界面接收机器人的信息反馈。
四、系统特点

智能化程度高：通过单片机控制器和传感器模块的配合，实现扫地机器人的自主导航、避障等功能，提高清扫效率和智能化水平。
可靠性高：采用稳定的单片机控制器和可靠的电路设计，确保系统的稳定性和可靠性。
人机交互友好：通过液晶显示屏和按键等组件提供直观的人机交互界面，方便用户进行操作和信息获取。
安全性好：系统具有多种安全保护功能，如碰撞保护、防跌落等，确保机器人在工作过程中的安全性。
五、应用前景

基于单片机智能扫地机器人控制系统具有较高的智能化水平和用户体验，将在家庭、商业场所等领域得到广泛应用。随着人工智能和物联网技术的不断发展，该系统还将实现更多的智能化功能和应用场景，为人们的生活带来更多便利和舒适。

二、功能设计

文件夹内包含工程文件，可直接运行或者二次开发；

此设计可作为毕业设计和课程设计资料，包含原理图、程序代码（嵌入式类设计）、软件资料等等，非常完善；

设计思路

设计思路
文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；

调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；

比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；

软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。

三、 软件设计

本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。

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仿真实现
本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。

Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
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原理图

五、 程序

本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。

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六、 文章目录

目 录

摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 控制系统设计 2
1.1 主控系统方案设计 2
1.2 传感器方案设计 3
1.3 系统工作原理 5
2 硬件设计 6
2.1 主电路 6
2.1.1 单片机的选择 6
2.2 驱动电路 8
2.2.1 比较器的介绍 8
2.3放大电路 8
2.4最小系统 11
3 软件设计 13
3.1编程语言的选择 13
4 系统调试 16
4.1 系统硬件调试 16
4.2 系统软件调试 16
结 论 17
参考文献 18
附录1 总体原理图设计 20
附录2 源程序清单 21
致 谢 25