基于STC89C51智能小車(chē)的移動(dòng)家居平臺(tái)的設(shè)計(jì)

朱緒東++何樂(lè)生++馬登攀

摘 要

現(xiàn)在手機(jī)已經(jīng)成為人們生活中必不可少的通訊、娛樂(lè)、社交工具，有些人已經(jīng)形成了嚴(yán)重的手機(jī)依賴(lài)癥，長(zhǎng)時(shí)間的手機(jī)輻射對(duì)人的健康是有一定影響的。本設(shè)計(jì)主要論述為減少手機(jī)輻射，增加輻射距離和輻射時(shí)間但不漏接電話為目的，基于STC89C51單片機(jī)的智能小車(chē)為載體，設(shè)計(jì)智能家居中的移動(dòng)家居平臺(tái)。在對(duì)平臺(tái)設(shè)計(jì)過(guò)程中，將整個(gè)平臺(tái)進(jìn)行分模塊化設(shè)計(jì)。以STC89C51單片機(jī)控制的步進(jìn)電機(jī)為平臺(tái)，搭載光敏傳感器和自鎖式遙控器來(lái)感知手機(jī)信號(hào)，根據(jù)自己的設(shè)計(jì)思路提出了一種可行的設(shè)計(jì)方法。

【關(guān)鍵詞】手機(jī)輻射 STC89C51單片機(jī) 智能小車(chē) 移動(dòng)家居

1 移動(dòng)家具的設(shè)計(jì)目的

大多數(shù)人在睡眠或者辦公時(shí)將手機(jī)放在身邊。手機(jī)所帶來(lái)的電磁輻射對(duì)人們身體健康所造成的危害可以用物理學(xué)的“能量守恒定律”來(lái)解釋。手機(jī)主要通過(guò)天線輻射微波，其本質(zhì)是能量的傳播，具有很強(qiáng)的穿透力。根據(jù)能量守恒它不會(huì)消失，會(huì)把熱能傳遞給其他器官，轉(zhuǎn)換成其他形式的能量，導(dǎo)致使人體產(chǎn)生熱量的致熱效應(yīng)和人體對(duì)沒(méi)有直接感覺(jué)的非致熱效應(yīng)。手機(jī)輻射對(duì)人體的危害程度主要與三個(gè)因素有關(guān)：輻射源強(qiáng)度、輻射距離、累計(jì)輻射的時(shí)間。減少手機(jī)輻射可以從幾方面入手，即降低輻射強(qiáng)度，增加人與輻射的距離，減少輻射時(shí)間。智能小車(chē)的應(yīng)用十分廣泛，本設(shè)計(jì)將智能小車(chē)應(yīng)用于生活中，旨在減少手機(jī)對(duì)人的輻射，為人的健康做出貢獻(xiàn)。在設(shè)計(jì)上依托成熟的智能循跡技術(shù)，對(duì)整個(gè)移動(dòng)家具平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)目標(biāo)上，在實(shí)現(xiàn)不漏接電話的情況下，增加手機(jī)輻射距離和減少輻射時(shí)間。

2 移動(dòng)家居平臺(tái)的設(shè)計(jì)目的、工作原理和硬件設(shè)計(jì)

2.1 移動(dòng)家居平臺(tái)的工作原理

平臺(tái)工作的兩種情況： 情況一，當(dāng)手機(jī)有來(lái)電時(shí)，蜂鳴器報(bào)警，小車(chē)自動(dòng)找尋設(shè)計(jì)好的線路將手機(jī)運(yùn)送至指定位置，機(jī)主使用完成后，將手機(jī)放至小車(chē)上，操作遙控器，小車(chē)原路返回至原位置。情況二、當(dāng)手機(jī)無(wú)來(lái)電時(shí)，機(jī)主想要用手機(jī)，可以將小車(chē)召喚過(guò)來(lái)，使用完畢，操作遙控器小車(chē)自動(dòng)歸回原位置。

該平臺(tái)使用了多路繼電器，在沒(méi)有出現(xiàn)上述任一情況時(shí)，平臺(tái)是靜止的。當(dāng)出現(xiàn)來(lái)電、無(wú)線召喚，使用結(jié)束人為發(fā)出返回命令時(shí)，相應(yīng)電源繼電器閉合，小車(chē)能夠行駛。如圖1、2所示。

2.2 移動(dòng)家居平臺(tái)的整體設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)的小車(chē)是基于STC89C51單片機(jī)的智能小車(chē)移動(dòng)平臺(tái)，分別實(shí)現(xiàn)自主智能循跡，無(wú)線召喚，來(lái)電感應(yīng)。小車(chē)由車(chē)體（四個(gè)輪子，底盤(pán)），智能循跡模塊，無(wú)線遙控模塊，光敏電阻繼電器模塊，驅(qū)動(dòng)模塊、蜂鳴器報(bào)警模塊和主控模塊構(gòu)成。單片機(jī)模塊加有復(fù)位電路，在步進(jìn)電機(jī)模塊中，應(yīng)用LM7805穩(wěn)壓芯片給外圍電路供電，使用L9110芯片給步進(jìn)電機(jī)供電。遙控模塊選擇成品模塊M4作為遙控器，M4為自鎖式開(kāi)關(guān)。循跡模塊用TCRT5000紅外對(duì)管和LM393芯片作為傳感器，該傳感器相對(duì)比較穩(wěn)定和精確。STC89C51單片機(jī)搭載以上模塊是該移動(dòng)家具平臺(tái)設(shè)計(jì)起來(lái)相對(duì)簡(jiǎn)單和便宜。

2.2.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)中，小車(chē)使用四驅(qū)動(dòng)模式，采用四片L9110電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。小車(chē)四個(gè)輪子，每一側(cè)使用兩片的驅(qū)動(dòng)芯片，驅(qū)動(dòng)芯片輸入信號(hào)是相同的。單片機(jī)的P0.0和P0.1分別接小車(chē)左側(cè)的兩片L9110芯片的IA和IB端口，左側(cè)的電機(jī)兩端分別接L9110芯片的OA和OB。P0.2和P0.3分別接小車(chē)右側(cè)的兩片L9110芯片的IA和IB端口，右側(cè)的電機(jī)兩端分別接L9110芯片的OA和OB。L9110芯片有兩個(gè)TTL/CMO兼容性級(jí)別輸入和較好的抗干擾，輸出的信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)的和反轉(zhuǎn)。它有較大的電流驅(qū)動(dòng)能力，每個(gè)通道都可以通過(guò)大小750毫安到800毫安的電流，經(jīng)過(guò)瓷片電容的濾波使得電流更加平穩(wěn)；內(nèi)置的鉗位二極管的反向電流可以釋放電感負(fù)載，并能安全、可靠地驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)。

2.2.2 遙控模塊的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)使用的模塊是解碼接收模塊M4無(wú)線遙控發(fā)射接收模塊。該模塊和光敏電阻繼電器模塊作為整個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)。對(duì)于M4模塊只是使用兩路控制信號(hào)，一路作為由初始位置無(wú)線召喚的啟動(dòng)信號(hào)。一路作為返回到原位置的信號(hào)。

2.2.3 循跡模塊的設(shè)計(jì)

循跡指的是在黑白跑道上尋找黑線行走，由于黑色吸光能力強(qiáng)其余顏色跑道會(huì)發(fā)生漫反射，根據(jù)反射回來(lái)的光強(qiáng)來(lái)判斷道路。小車(chē)啟動(dòng)后循跡模塊紅外發(fā)射管發(fā)出紅外線，地面可以漫反射紅外線，漫反射紅外線被接收管接收，接收管電平改變。紅外線遇到黑線時(shí)，黑線會(huì)把紅外線吸收，接收管接收不到光線，接收管狀態(tài)不發(fā)生改變。該模塊將這些信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)讓單片機(jī)來(lái)決定小車(chē)運(yùn)行軌跡。該模塊是使用LM393芯片和TCRT5000紅外対管作為傳感器，使用103可調(diào)電阻調(diào)節(jié)傳感器靈敏度。對(duì)于跑道長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)應(yīng)該在手機(jī)來(lái)電時(shí)間內(nèi)，假如小車(chē)還沒(méi)到達(dá)制定地點(diǎn)，響鈴時(shí)間到達(dá)上限，小車(chē)會(huì)出現(xiàn)停在路上的狀況。如果跑道過(guò)長(zhǎng)，可以調(diào)節(jié)占空比，使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)更快。

2.2.4 光敏繼電器模塊

光敏繼電器模塊主要作為感知手機(jī)來(lái)電情況使用的。當(dāng)手機(jī)來(lái)電的時(shí)候，手機(jī)屏幕會(huì)發(fā)光，光會(huì)改變光敏電阻的阻值。當(dāng)屏幕發(fā)光時(shí)，光敏電阻阻值處于低阻態(tài)，繼電器吸和。移動(dòng)家具平臺(tái)處于工作狀態(tài)，小車(chē)自動(dòng)運(yùn)行至設(shè)定位置。

3 軟件部分的編寫(xiě)

整個(gè)設(shè)計(jì)使用C語(yǔ)言編寫(xiě)，該語(yǔ)言結(jié)構(gòu)清晰可移植性強(qiáng)，可以分步驟功能進(jìn)行編寫(xiě)。使用Keil軟件分步驟生成hex文件。燒寫(xiě)進(jìn)單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)家居的功能。

在程序編寫(xiě)過(guò)程我將中程序進(jìn)行了模塊化分割，分為多個(gè)模塊，運(yùn)用main函數(shù)調(diào)用。程序包括主程序、延時(shí)程序、前進(jìn)子程序、后退子程序、左轉(zhuǎn)子程序、后退中的左轉(zhuǎn)子程序、后退中的右轉(zhuǎn)子程序、后退中的右轉(zhuǎn)子程序、停止子程序。

4 結(jié)束語(yǔ)

本設(shè)計(jì)利用前人的循跡技術(shù)，對(duì)整個(gè)移動(dòng)家具平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目標(biāo)，小車(chē)能夠在來(lái)電、無(wú)線召喚時(shí)實(shí)現(xiàn)前進(jìn)中的左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)。當(dāng)操作遙控器時(shí)小車(chē)可以在后退過(guò)程中實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)。能夠在預(yù)設(shè)位置停下。

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作者簡(jiǎn)介

朱緒東，學(xué)習(xí)方向嵌入式應(yīng)用。

作者單位

云南大學(xué)信息學(xué)院 云南省昆明市 650000