基于單片機(jī)的移動(dòng)加濕器

王娟

摘要：本文以STC12C5A60S2單片機(jī)為核心，利用超聲波傳感器檢測(cè)道路，上的障礙并測(cè)量移動(dòng)加濕器與障礙物之間的距離，通過(guò)紅外線傳感器能夠自動(dòng)避障，通過(guò)改變PWM信號(hào)的占空比可以控制快慢速度行駛，以及自動(dòng)停車(chē)、自動(dòng)循跡的功能以及在行駛過(guò)程中對(duì)濕度監(jiān)控的功能，基本實(shí)現(xiàn)加.濕器的智能化。

[關(guān)鍵詞]單片機(jī)Wi-Fi超聲波避障加濕器

1主要內(nèi)容

在日常生活中加濕器得到了廣泛的應(yīng)用，但是現(xiàn)有的加濕器都需要手工控制開(kāi)啟和關(guān)閉并且不具備對(duì)空氣溫濕度的檢測(cè)，人們?cè)谑褂眠^(guò)程中還存在空間加濕不均勻的問(wèn)題，不僅給室內(nèi)空氣舒適度造成負(fù)面影響并且會(huì)使用戶(hù)體驗(yàn)大打折扣。因此可移動(dòng)的智能空氣加濕器正滿(mǎn)足了這種需要。

本系統(tǒng)的主要功能是移動(dòng)加濕器在移動(dòng)的同時(shí)檢測(cè)當(dāng)前區(qū)域的空氣濕度，同時(shí)通過(guò)Wi-Fi模塊建立手機(jī)客戶(hù)端與移動(dòng)加濕器的連接，并可依靠接收加濕器前端的視頻圖像，控制移動(dòng)加濕器安全移動(dòng)。還可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)避障移動(dòng)和循跡移動(dòng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

2.1濕度傳感器的選用

選用HR202濕敏電阻是采用有機(jī)高分子材料的一種新型的濕度敏感元件，感濕范圍寬，長(zhǎng)期使用性能穩(wěn)定，可以應(yīng)用于倉(cāng)庫(kù)、車(chē)廂、居室內(nèi)空氣質(zhì)量控制、樓宇自控、醫(yī)療、工業(yè)控制系統(tǒng)及科研領(lǐng)域等廣泛的應(yīng)用。HR202電阻型濕度傳感器具有優(yōu)良的高性?xún)r(jià)比能耗低測(cè)量范圍寬響應(yīng)迅速抗污染能力強(qiáng)性能穩(wěn)定。

2.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的選擇

采用專(zhuān)用芯片L298。L298是一種二相和四相電機(jī)的專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)器，可驅(qū)動(dòng)46V、2A以下的步進(jìn)電機(jī)，并且可以來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓;此芯片模擬時(shí)序信號(hào)也可由單片機(jī)的I/O端口直接提供，L298是一個(gè)具有高電壓大電流的全橋驅(qū)動(dòng)芯片，它響應(yīng)頻率高，且還帶有控制使能端。所以選擇此芯片做為電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

2.3超聲波避障傳感器

超聲波在本設(shè)計(jì)中的原理分析，由于自己用分立元器件焊接比較麻煩，所以本設(shè)計(jì)采用US-100超聲波測(cè)距模塊，可實(shí)現(xiàn)0-4.5m的非接觸測(cè)距功能，擁有2.4-5.5V寬電壓的輸入范圍，靜態(tài)功耗低于2mA，并且自帶溫度傳感器對(duì)測(cè)距結(jié)果進(jìn)行校正，同時(shí)具有GPI0，串口等多種通信方式，內(nèi)帶看門(mén)狗，工作穩(wěn)定可靠。

2.4紅外線循跡傳感器

采用紅外循跡傳感器是紅外探測(cè)法，通過(guò)利用紅外線由于不相同顏色物體的表面具有不一樣的反射強(qiáng)度的特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)需要檢測(cè)小車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)，沿著路面黑線運(yùn)動(dòng)。采用反射取樣式、單光束紅外傳感器接收信號(hào)，再分別用運(yùn)放LM393比較電壓信號(hào)進(jìn)行放大。根據(jù)該型號(hào)傳感器紅外發(fā)射管所需的工作壓降、紅外發(fā)射管的正向壓降在1-1.3V和工作電流，紅外發(fā)射管電流為2-10mA。選取負(fù)載電阻R1=220L。

2.5加濕模塊

HR202濕敏電阻是采用有機(jī)高分子材料的一種新型的濕度敏感元件，感濕范圍寬，長(zhǎng)期使用性能穩(wěn)定，可以應(yīng)用于倉(cāng)庫(kù)、車(chē)廂、居室內(nèi)空氣質(zhì)量控制、樓宇自控、醫(yī)療、工業(yè)控制系統(tǒng)及科研領(lǐng)域等廣泛的應(yīng)用。HR202電阻型濕度傳感器具有優(yōu)良的線性高性?xún)r(jià)比能耗低測(cè)量范圍寬響應(yīng)迅速抗污染能力強(qiáng)性能穩(wěn)定。

2.6路由器模塊

本設(shè)計(jì)采用連接到路由器Wi-Fi模塊是ESP8266，把接收手機(jī)端發(fā)送的信號(hào)，對(duì)單片機(jī)進(jìn)行控制。Wi-Fi模塊屬于物聯(lián)網(wǎng)傳輸層，其功能是將串口或者TTL電平轉(zhuǎn)為符合Wi-Fi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式模塊，內(nèi)置無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IEEE802.11b.g.n協(xié)議以及TCP/IP協(xié)議。

3調(diào)試

3.1自動(dòng)循跡模塊測(cè)試

模塊的檢測(cè)電路由兩個(gè)色標(biāo)傳感器組成。在行駛路面時(shí)探測(cè)路面黑線的原理是：紅外光線照射到路面并且進(jìn)行反射，但是因?yàn)榘准埡秃诰€的反射系數(shù)不同，小車(chē)根據(jù)傳感器接收到的反射光的強(qiáng)弱來(lái)判斷是否繼續(xù)沿著黑線前進(jìn)，循跡模塊測(cè)試如圖2所示。

3.2超聲波避障模塊測(cè)試

由于US-100對(duì)于障礙物的反射面有一定要求，需要應(yīng)盡量的平滑，否則會(huì)導(dǎo)致測(cè)量不會(huì)準(zhǔn)確。針對(duì)障礙物表面是否平整，分別測(cè)試了小車(chē)的運(yùn)行情況。如果當(dāng)障礙物表面較平整，除了極端的拐角小車(chē)無(wú)法退出外，小車(chē)都能很好的避障;如果當(dāng)障礙物表面不是很平整，便不能預(yù)測(cè)其結(jié)果，有時(shí)小車(chē)能較好的轉(zhuǎn)彎，但有時(shí)不能。主要取決于探測(cè)模塊探測(cè)的靈敏度，因普通聲波和超聲波一樣，會(huì)因?yàn)檫M(jìn)過(guò)多次反射后回來(lái)的信號(hào)出現(xiàn)偏差，而程序很難實(shí)現(xiàn)辨別?？傮w來(lái)說(shuō)，小車(chē)的避障功能基本上達(dá)到預(yù)期效果，視線里演示性的避障功能，超聲波傳感器模塊測(cè)如圖3所示。

4結(jié)論

本設(shè)計(jì)從方案的提出、硬件模塊的選取、軟件項(xiàng)目的建造到最后的功能測(cè)試，都進(jìn)行了精心的考慮和仔細(xì)的斟酌。能夠使系統(tǒng)完成基本功能，系統(tǒng)功能分為空氣濕度檢測(cè)，小車(chē)自動(dòng)循跡，視頻監(jiān)控，超聲波避障，Wi-Fi連接控制?？諝鉂穸葯z測(cè)模塊在移動(dòng)過(guò)程中檢測(cè)空氣濕度并自動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉加濕器;通過(guò)單片機(jī)對(duì)各模塊的控制，視頻采集通過(guò)路由器模塊傳送到手機(jī)終端，并可用手機(jī)終端控制小車(chē)的移動(dòng)軌跡及移動(dòng)模式。

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