备按预定的动作程序进行工作，实现自动控制和保护的目的。被转化或施加于继电器的电量或非电量称为继电器的激励量，当继电器被激励，从个起始位置达到预定的工作位置，并完成电路的切换动作，称为继电器的工作特性，包括吸合和松开，保持与释放状态。当输入量变化到高于它的吸合值或低于它的释放值时，继电器动作，对于有触头式继电器其触头闭合或断开，对于无触头式继电器起输出发生阶跃变化，以此提供定的逻辑变量。图继电器控制电路智能清扫机是把垃圾送到垃圾箱，在执行清扫动作时垃圾箱闭合，向垃圾箱投放垃圾时需要打开，将垃圾送到垃圾漏斗。本设计共需个继电器控制接触器，个接带动清扫部件的电动机。另个控制垃圾箱盖闭合。经考虑采用无极直流控制的交流继电器，并利用光耦合器件和隔开。的初始值为，所以加个反相器使得继电器初始不产生闭合，使用为无源驱动器，组成继电器的续流二极管。电路图如图所示。驱动系统电路驱动系统电路包括驱动器光电隔离模块以及驱动器保护电路等部分，如图所示。在具体电路中，由于单片机使用弱电，而电机的驱动电压为或者更高，考虑到单片机会受到驱动部分的干扰，因此采用了光电耦合器，把控制部分和驱动部分隔离开来。单片机输出端口的电流般只有左右，不足以或者不能稳定地驱动光电耦合器工作，因此采用芯片来增强驱动能力，为光电耦合器提供合适的驱动电流。驱动器保护电路由个高速大电流肖恩特二极管图中组成，用来消除电机在起停制动及换向时产生的反电势。保护二极管最好采用高速大电流的开关管，否则反向恢复时间太长，内部桥的上下两个三极管会因为开闭时序交叉，导致同时打开而短路，长期使用状态下会造成发热或烧毁。图驱动系统电路按照图所示电路，系统工作时，单片机口输出的控制信号经过驱动器芯片和光电耦合器之后输入电机驱动芯片，控制电机动作。当需要调速时只需改变调速脉冲本设计中由单片机和端口产生的占空比即可，理论上可以实现级调速。红外控制系统电路红外发射电路由的晶振，反相器及电阻电容构成的振荡器产生的方波信号。经脉冲分频器，六分频成为的脉冲信号。再经过触发器构成的分频整形电路变成的方波信号。由单片机的异步串行口输出的串行数据信号，送到与非门的输入端。与非门的另输入端接的载波信号。与非门的输出信号用来控制三极管的开通或关断，从而控制红外发射管发送信息。这样就达到了用串行口输出的串行数据信号直接调制载波，进行红外数据传输的目的。发射电路的调制采用的是时分制幅度键控调制方式。图红外发射电路设计中采用种高效能的红外接收器。是近期市场上最高效能的红外接收器。同组件内已装上了接收二级管和前置放大器。特点单的接收器和前置放大器的组合。超敏感度和传送距离。内置频率过滤器。无外置组件需要。超强光及电场干扰屏蔽。及兼容，适用于微处理器操作控制。可选频率由至。低功耗。认可。适用于数据传送电视机录像机组合音响及卫星接收器等。的内部框图及构成的接收电路。如图所示该接收电路要求被接收的红外光波长在左右，被调制信号的脉冲宽度不小于。的应用电路非常简单。实验证明，的性能良好，完全可以满足数据传输的需要。图构成的接收电路液晶显示电路液晶显示器以其微功耗体积小显示内容丰富超薄轻巧的诸多优点，在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用。这里采用行个字的液晶模块，通过与单片机连接，编程，完成显示时间及清扫机行进速度的功能。液晶显示模块的字符显示，可分为好几种显示模式，这主要取决于对具体的应用。如静态的显示，还是动态的左移或者右移显示。那么这个主要是在程序设计的过程中，进行初始化所决定的。因此，在使用之前先确定使用的目的，选择好显示的方式，当然得找出相应的显示字符的字符代码及在液晶显示模块的相应显示位置的地址。然后进行每个字符的写入显示。在使用的过程中，还得注意的点是，可能是显示驱动电压的不稳定性，或者是由于驱动电压的过高，会形成种鬼影的现象，因此需要手动对的电位器进行对比度调整以达到显示的良好效果。液晶显示模块电路如图所示。它由以下几个部件组成单片机液晶字符显示部件电源供电部分。单片机部分采用芯片实现对的控制显示字符显示模块选择行个字的显示容量电源部分电压供电，维持系统的正常工作，同时加载电位器以适应不用亮度的显示字符即对比度的调整。图液晶显示系统电路电源模块电源模块是清扫机系统的生命源，般情况下，都是采用无线缆的机载可充电电池作为直流电源，如铅酸电池镍氢电池锂锰电池镍镉电池锂离子电池和聚合物电池等。清扫机电能消耗主要表现在以下两个方面是驱动和控制电路的消耗，二是清扫系统工作时的消耗。耗能部件所需的电压电流以及对电源的稳定性要求等都存在不同，在设计电源模块的供电方案时，需要分别加以考虑。在选择合适的直流电源时需要重点考虑以下两个方面的因素质量和体积清扫机系统机载电源的质量若可清扫则由单片机向清扫机械电机发出清扫指令，执行清扫命令，完成清扫后继续等待红外传感器接收信号。若不可清扫，判断其为墙角类障碍，此时累加器累加判断为墙角的次数。判断墙角累加次数的奇偶，若为奇数则通过控制电机调速模块来控制左右轮速度，控制清扫机行进方向，使其左后转行进。若判断为偶数，则使其右后转行进，本过程实现清扫机的蛇形行进清扫方式，尽可能提高清扫机清扫效率。遇到障碍物是垃圾清扫累加遇到墙角次数遇墙角数为奇数左后转前进右后转前进第五章系统调试经过近三个多月的筹备，由我设计的基于单片机的智能巷道清扫机已经设计成功。该智能清扫机在红外遥控器的控制下，以蛇形路线行进并进行垃圾清扫和壁障等活动。调试过程如下首先，焊接电路，完成清扫机的硬件组装。接通电源，测试清扫机运行情况。经测试清扫机工作正常。用数据线将清扫机和电脑相连接，打开清扫机的电源开关，让电脑和清扫机之间能正常地通信。在第次使用清扫机的时候，要求我们来安装下驱动程序，在驱动光盘中，运行了相应的程序安装了驱动。打开清扫机电源开关，使清扫机各电路模块处在了供电状态。此时液晶显示模块显示了运行时间和此时清扫机的行进速度。所显示的时间最小单位为秒，行进速度最小单位为米分钟。按下红外遥控器的开始按钮，此时清扫机开始沿直线行进，当清扫机遇到纸屑时，机械部件成功将其放入清扫机的车载垃圾箱，清扫机继续前进。当遇到墙角时与墙角发生了碰撞，发生了意外。清扫机停了下来，液晶显示模块不正常显示。经检查，发现电源接口被震开，导致所有电路模块断电。为了解决这问题，我重新设点了清扫机行进速度，使其工作在安全行进速度范围。将清扫机放到初始位置重新测试。当清扫机遇到第个墙角时，左后转并继续行进，当遇到第二个墙角时，右后转前进。此过程验证了清扫机的蛇形行进路线。经测试本课题设计的基于单片机的智能巷道清扫机基本实现了课题的智能化，自动化，信息化等要求。本课题有助于培养同学们的科学精神，激发创新思维，提供创新能力。第六章结论本课题设计结合机器人控制原理，使用机器人开发平台，对智能清扫机各部分系统分别作了论证与分析。其中包括主控制系统的设计方案论证，存储器扩展电路的选择，各传感器电路的选择，电机驱动及调速方式的选择，红外遥控系统的设计，电源的设计。由于单片机是整个智能清扫机的运算处理中心，又是控制中心，是最重要的器件，控制所有模块。本人对其进行了严格挑选。鉴于采用高密度非易失性存储技术，具有功能强大，灵活性高等优点，本课题选用了它。其他电路模块均在考虑灵敏度高精度适当工作稳定可靠性好经济实惠等原则的基础上进行了选取。通过本课题的设计，我对单片机及传感器的相关原理有了更深刻的理解。并且掌握了直流驱动电路及调速电路的工作原理。最主要是提高了本人研究与分析问题的能力。按照论证方案，在完成智能清扫机硬件电路的研制及控制程序的设计后，经过段时间的调试，系统各部分运转基本正常。验证了智能清扫机硬件电路设计方案的可行性，达到了预期的目的。但其智能化程度还远远不够。我相信随着科技的不断发展人类的不断进步智能巷道清扫机的前景会更广阔。参考文献曹广益机器人原理上海上海交通大学出版社，谭定忠，王启明，李金山，李林清洁机器人研究发展现状机械工程师张毅刚彭喜元单片机应用技术哈尔滨工业大学出版社，王佳庆通用机器人单片机控制器苏州大学学报姜长涨，于万元，王冬蕾基于单片机的直流电动机的调速系统设计仪器仪表用户刘宝廷，程树康等步进电动机及其驱动控制系统哈尔滨工业大学出版社，刘凤然，田红岩，王侃基于单片机的移动机器人自动避障控制系统中国仪器仪表页王仲民，岳宏，刘继岩移动机器人多传感器信息融合技术述评传感器技术页李磊，叶涛，谭民移动机器人技术现状与未来机器人页杨帮文新型继电器使用手册人民邮电出版社，李玉榕，郭智疆，蒋静坪等著多传感器融合在移动机器人运动控制中的应用仪器仪表学报，页陈华志，谢存禧移动机器人避障模糊控制机床与液压页，，，致谢尽可能轻，体积应尽可能小，以节约电能消耗并便于安装。额定电压和容量根据耗能部件对电压电流的要求大致确定机载电源的额定电压和容量等参数。经过分析对比，选用额定电压为，容量为的镍镉电池组。该电池组可反复充电次以上，质量轻，体积小，输出电流为时可连续工作个小时以上。选定机载直流电源后，还需要选择合适的电源稳压芯片，以将系统电源电压稳定在耗能部件所需的电压范围。本设计选择稳压模块为控制系统传感器系统提供电源，选择三端稳压芯片为移动机构系统电路提供不共地电源。机载电源模块为整个机器人系统提供必需的电力，图为该模块选用的电源和电压专换芯片。该机器人系统使用直流电源，机载电源模块为电机驱动控制模块电路提供工作电压，即图中所示，