毕业论文:基于单片机的智能巷道清扫机硬件设计.doc
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3、acingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointselectionParagraphFccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPoctionParagraSelec 长春理工大学毕业设计 SelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointsSelectionP
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6、ToPointselectionParagraphFccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPoctionParagraSelec 摘摘 要要 本文是基于单片机的智能巷道清扫机硬件设计,包括单片机控制系统、驱动 系统、电机调速系统、红外遥控系统、传感器系统、液晶显示电路和供电系统 等的设计,在设计中,优化了系统的结构,提高了系统的性能。对巷道清扫机 设计中有关清扫系统构成的方案、工作
7、原理及特性等问题进行了探讨。设计出 一款智能化,自动化,信息化的巷道清扫机。实验证明,该智能清扫机平台具 有模块化、易扩展、可移植、可定制、硬件体积小、功耗低及可靠性高等优点。 关键词:智能清扫机关键词:智能清扫机 单片机单片机 红外遥控红外遥控 传感器传感器 驱动驱动 ABSTRACT This paper introduces the roadway sweeper hardware design based on MCU, including the choice of single-chip, hardware resource allocation as well as the in
8、terface circuit, sensing circuit module, DC motor drive module, information acquisition module, the mobile control module, communication module the clean-up of the mechanical parts of the design, in design through the use of a number of highly integrated chips to control and optimize the structure o
9、f the system to improve the performance of the system. Design of the roadway in the cleaning of the cleaning system consisting of the program, working principle and characteristics of other issues were discussed. An intelligent design, automation, information of the roadway sweeper. Experimental res
10、ults show that the sweeping intelligence platform with modular, extensible, portable, customizable hardware and small size, low power consumption and high reliability. Keywords:Intelligent Roadway Sweeper Mcs-51 Infrared Remote Control Sensor Drive 长春理工大学毕业设计 I 目目 录录 第一章 绪论.1 1.1 引言.1 1.2 技术现状及发展趋势.
11、1 1.3 本文研究的内容.3 第二章 智能清扫机各系统分析.4 2.1 智能清扫机传感器系统分析.4 2.2 智能清扫机控制系统分析.5 2.2.1 驱动系统.5 2.2.2 电机调速系统.6 2.3 红外遥控系统分析.8 第三章 系统硬件电路设计.9 3.1 系统总体设计方案和框图.9 3.2 主机电路核心器件介绍.9 3.2.1 AT89C51 主要性能参数.9 3.2.2 AT89C51 功能特性概述.10 3.2.3 AT89C51 引脚功能说明.10 3.3 看门狗 IMP813L 电路.12 3.4 传感器系统电路.14 3.4.1 超声波传感器检测电路.14 3.4.2 红外光
12、电传感器检测电路.15 3.4.3 接触传感器检测电路.15 3.5 继电器控制电路.16 3.6 驱动系统电路.17 3.7 红外控制系统电路.18 3.8 液晶显示电路.19 3.9 电源模块.20 第四章 软件流程设计.22 4.1 总体软件流程.22 4.2 红外遥控系统流程.23 4.3 驱动系统流程.25 4.4 清扫避障系统流程.25 第五章 系统调试.27 长春理工大学毕业设计 II 第六章 结论.28 参考文献.29 致 谢.30 长春理工大学毕业设计 - 1 - 第一章第一章 绪论绪论 1.1 引言引言 道路清扫机是道路养护机械中的主要机械之一,随着城市道路事业的发展 和技
13、术进步,道路清扫工作作为保证道路的通过能力,延长道路使用寿命的主 要技术手段越来越重要。为了完成清扫任务降低劳动强度,提高清扫速度和工 作质量,这项工作逐步由人工向机械转化。近年来,国内外清扫机械的发展较 快,并且已经达到先进水平,实现了道路清扫机械化,智能化。国内有厂家引 进了国外先进吸扫式清扫机工作装置的生产技术,与国产汽车底盘配套生产清 扫机,大大提高了国产清扫机的技术性能。基于单片机的智能巷道清扫机是当 前清扫机研究的前沿和热点,随着科学技术的发展及城市的发展,就很有必要 发展智能化,自动化的道路清扫机。清扫装置控制系统和清扫部件是决定清扫 机性能的最重要部分,其性能好坏决定着清扫车的
14、清扫效率。因此合理设计清扫 装置控制系统和清扫部件并提高其性能是清扫机设计的关键。 1.2 技术现状及发展趋势技术现状及发展趋势 随着城市建设的迅速发展,国家对环境保护和市容提出了越来越高的要求。 城市人工清扫的传统作业方式在部分大中城市中,正在逐渐地为机械化清扫所 代替。特别是一些城市的特定场所或高新小区内。清扫机作业正在形成一种趋 势。目前,我国有几个厂家生产清扫机。单从原理到结构,只相当于发达国家 70 年代水平。即在通用汽车底盘上加装扫路机构组成,均为双发动机与同等清 扫能力的国外先进机型相比,结构庞大、复杂,功能少,技术性能和可靠性差。 与国外先进技术水平形成鲜明对比。 国外清扫机技
15、术现状: 国外清扫机发展起步较早,技术较先进。 自从英国的 JOHNSTON 公司 1904 年设计出马拉的扫路机,美国的 ELGIN 公司于 1914 年研制出该公司第一部人力蹬踏的三轮扫路机以来,国外清扫车一 直在孜孜不倦地提高其机械化水平。以美国 ELGIN 清扫机为例,其智能化的控 制 、优越的性能、简单的控制操作、可靠的使用,对采用传统机械操作方式的 清扫机来说无疑是一次技术上的革命。 ELGIN 清扫机功能动作设计有 57 项之多,内容包括了清扫机工作过程中 所遇到的一切问题。有清洗与吸水功能、喷洒水功能、吸泥管抽吸功能、垃圾 长春理工大学毕业设计 - 2 - 箱倾倒功能、警示功能
16、、记忆功能、自保护功能、检测功能等。 要把以上诸多功能动作由分离变成组合,把个别无规则的变成有序的程序 工艺,进而成为一个智能型机械。ELGIN 清扫机利用了传感检测技术及计算机 技术。在 ELGIN 清扫车上使用了各种各样的传感器件,具体分布有:润滑油 压力传感器,副发动机温度传感器、转速传感器,垃圾箱荷重传感器、物 位传感器、倾角传感器,清扫用水液位传感器,重车用电电量传感器,发 动机转速显示计数式数字量传感器。 通过以上各种传感器件的使用,得到清扫机控制所需要的各种信息,这些 信息被送到控制器,由控制器进行存储、运算、变换、加工等处理,发出相应 命令通过执行机构,使清扫车的机械本体完成规
17、定动作。在这里,控制器的作 用犹如人的头脑一样。 ELGIN 清扫机的高技术部分主要体现在控制器的硬件及软件的设计上,并 使之成为一个完整的机电一化系统,该系统具有若干个输人和输出,满足了清 扫机 57 项功能需要,闭环系统又设计了反馈,即从清扫控制过程的输出获得各 种信息,又返回到输人端,从而形成一个闭环系统,通过清扫过程的微机控制, 实现对清扫过程中各任意组合的清扫状况的控制。 国内清扫机技术现状: 国内清扫车研制起步较晚,清扫机的机电一体化程度与国外相比相对落后。 80 年代以后,国产清扫机基本上采用了国外 80 年代的先进技术,如真空技术、 液压技术、电液操作等技术。清扫机的机电一体化
18、水平相对有所提高。然而作 为机电一体化技术的核心的技术计算机技术以及直接制约和影响自动化技术 发展的传感检测在国产清扫车上却几乎没有应用,这些大大制约了国内清扫车 机电一体化的发展水平。 国产清扫车机电一体化的实现结合科研课题,我们针对国产清扫机的技术 现况进行了技术改造。在原车的基础上综合利用计算机控制、传感检测等技术, 以提高其机电一体化水平。具体进行了以下几个方面的工作。 1、对清扫工况实现智能控制 2、根据被控对象及其工作环境和工作特点,对该清扫机的以下几个部分进 行了监控: (1)水箱水位显示、报警 (2)发动机转速显示、极限转速报警 (3)料箱料重的显示、极限报警 (4)吸尘系统真
19、空度监测、报警 3、使清扫机具有某种记忆功能,能清楚反映总的清扫路程及本次清扫路程, 使清扫机在清扫过程中实现自动避障。 长春理工大学毕业设计 - 3 - 航空工业总公司第二研究院所在考察了各国先进机型的基础上,将其优点 融为一体,自行研制成功 QSJ4-1 型城市道路清扫机,通过了国家权威机构的性 能测试和部级鉴定。其某些技术为国内首创,综合性能为国内领先,达到了 90 年代国际同类产品的水平。现已投入小批量生产。 QSJ4-1 型清扫机使用单台发动机,同时为行驶和作业提供动能,于双发动 机机型相比,省掉了一套传动系统所占的大量空间,减轻了清扫机装备质量, 从而使承载容积和载荷能力大大增强(
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