智能除螨小車一、選題的依據與意義家中的床上用品只要隔一段時間不進行晾曬和清洗的話，就會形成大量的螨蟲，別看它小小一只，它的危害很大，螨蟲還會嚴重的損害皮膚，引發(fā)各種炎癥，引起過敏反應，身上會起很多疹子，甚至脫發(fā)都跟螨蟲有關系。螨蟲還會吸取皮膚的營養(yǎng)成分，使毛孔變大，分泌物就會堵塞毛孔，使皮膚變得粗糙、角質也會變的很厚。皮膚螨蟲還能夠加速細小皺紋的產生，加速黃褐斑、雀斑、黑斑等色素沉著，螨蟲對人們的危害真的是數(shù)不勝數(shù)，長時間與其長眠，對人們的身體來說簡直就是一場災難。紫外線得照射能夠分解細胞核酸，從而造成細胞壞死，達到殺菌除螨效果。所以曬被子是一個很好地方法，但是曬被子時間長，上班族們根本沒有那么多時間。如果我們有一個智能設備可以在無人看管的情況下還可以對床上用品進行除螨，那將省去很多的時間。因此我要設計一款擁有，紫外線除螨，防止掉落，語音提示，功能強大，靈敏性高，成本低，使用簡單，以上班族為主要服務對象，適用于任何床上用品的智能除螨小車。二、畢業(yè)設計思路1、通過調研確定選題；2、通過技術方案論證確定產品設計方案作品主要參數(shù)；3、過實驗方法完成電路設計、程序設計；4、通過電子產品焊、裝、調、測完成產品樣機制作；5、通過資料查閱、總結歸納、文本撰寫完成畢業(yè)設計成果說明表；6、通過信息化手段在愛數(shù)據云盤發(fā)布全部設計文檔。三、畢業(yè)設計成果形成的過程3.1系統(tǒng)方案總體設計本作品系統(tǒng)采用arduino單片機作為智能除螨小車的核心控制模塊,通過四個光電傳感器采集信號，分別是兩個朝前和兩個朝下的傳感器，用來判斷是否有掉床的危險，和檢測床上的障礙物，然后輸入信號給arduino（主芯片），再由單片機直接控制l298n電機驅動芯片，總體設計方框圖如圖1所示。圖1系統(tǒng)總體設計方框圖3.2硬件設計3.2.1主控制器模塊系統(tǒng)采用arduino型號的單片機來作為智能除螨小車的核心控制模塊，在完全分析系統(tǒng)之后，發(fā)現(xiàn)作品關鍵在于通過四個紅外對管來檢測前方是否有障礙，或是檢測是否會掉落兩個問題，再通過模塊輸入信號給單片機從而控制兩個電機。而如果要實現(xiàn)這些功能，系統(tǒng)采用該單片機就有絕對的優(yōu)勢，Arduino是一款便捷靈活，而且還很容易上手的開源電子平臺。Arduino集成開發(fā)環(huán)境可以在Windows等多種主流的操作系統(tǒng)上運行，并且具有使用類似Java、C語言的開發(fā)環(huán)境。Arduino可以使用現(xiàn)有絕大多數(shù)電子元件，例如；開關，傳感器和控制器件、LED、電機或其他輸出裝置。所以選擇這個類型的單片機是十分不錯的。單片主控電路如下圖圖2所示：圖2單片機主控電路3.2.3紅外對管模塊該模塊在整個系統(tǒng)當中是用來檢測是否會從床上掉落。光電反射傳感器的工作原理很簡單，可以分為兩個部分，一個是紅外發(fā)射管，另一個是光敏接收管，當紅外發(fā)射管（白色燈管）發(fā)射出一定頻率的紅外線時，如果檢測的方向遇到障礙物，則紅外線反射回來就會被接收管(黑色燈管)接受，然后經過比較器電路的處理之后，光電傳感器上的指示燈就會亮，同時輸出一個低電平信號。光電傳感器必須安裝在沒有強光直接照射處，因為強光中的紅外光對接收管的影響很大，導致其不能正常工作。傳感器的檢測距離也可以通過板子上的電位器進行調節(jié)，檢測角度35度，這里我設置的傳感器檢測距離為2厘米。如圖3所示：圖3光電反射傳感器電路3.2.4電源模塊因為arduino擁有自帶的電源穩(wěn)壓芯片，所以就可以直接通過電池供電的情況下使用。板上通過LDO穩(wěn)壓為5V，給整個系統(tǒng)供電。電路圖如圖4所示：圖4電源模塊3.2.5語音播放模塊語音播放模塊中提示音是使用DY-SV5W模塊，支持MP3、WAV解碼格式，自帶5WD類功放，可以直接驅動4Ω，3~5W的喇叭，板子上一共有8個IO口，可單獨觸發(fā)8首曲目或8個IO口組合觸發(fā)255首曲目，他也通過電位器來調節(jié)音量大小。操作起來十分方便，在sd卡中保存需要的歌曲，內存卡建立“01”文件夾，將你需要的歌曲保存在這個文件夾下，并且命名以001—009開頭進行命名，將sd卡插入，觸發(fā)方式：如果要播放第一首歌，則給A1提供一個低電平，等待200-500ms便會播放，緊接著若是要播放第二首，則給A2提供一個低電平，以此類推。我的使用方法是，在接通電源時播放“設備已啟動”字樣，在智能除螨小車掃描完畢時，則播放舒緩的音樂，來提示用戶小車已掃描完畢。如果不想要提示音，也可關閉，我還提供了靜音模式如圖5所示：圖5語音播放模塊電路3.2.6電機驅動模塊電機驅動模塊是使用l298n模塊來驅動兩個電機轉動的，L298N芯片可以驅動兩個二相電機，輸出的最高電壓可達到50V，可以直接通過接入模塊的電源來調節(jié)輸出的電壓；直接用單片機的IO口輸出信號給模塊，設置電機轉動的方向；電路也十分簡單，使用起來十分方便。使用方法：使用12v供電IN1-IN4接入arduino，輸出高低電頻來控制，輸入01或（10）是正轉或反轉。模塊上電機輸出A端和B端分別接兩個電機，將模塊上的跳線帽拔掉然后連上自己設的PWM波通道的IO口這樣就可以控制輸出A和輸出B的PWM波了，從而控制電機的轉速。如圖示6；圖6電機驅動模塊電路3.2.7紫外線除螨模塊紫外線除螨模塊是使用一個1.8v紫色發(fā)光二極管來進行除螨，串聯(lián)一個1k的電阻，防止電流過大燒壞。如圖示7；圖7紫外線除螨模塊電路3.3軟件設計：3.3.1程序設計思路：首先需要確定程序的主要思路，再根據每個硬件電路模塊的功能來設計程序的子程序，最后再將每個模塊的程序與主程序相結合。這樣寫出來，程序的結構會很簡單明了，不易混淆思路。并且模塊程序和硬件電路能夠對應起來，調試起來也會比較方便。單片機控制電路是由arduino單片機來控制，將四個光電傳感器接入，檢測是否有障礙物，再通過模塊輸入信號給單片機從而控制兩個電機。3.3.2系統(tǒng)程序流程圖8系統(tǒng)程序流程圖初始化單片機，電源啟動鍵按下后，語音播放器將會播放提示音“設備已啟用”，然后小車就會開始工作，小車底部的紫光燈就會亮，從而對床進行除螨，對于傳感器的檢測距離，做了很多實驗，最終將距離調制2厘米左右。使用if語句，前方遇到障礙物了，電機則會反轉2s，然后向右拐彎，繼續(xù)前進，沒有障礙則一直前進。當使用if語句，向下的兩個傳感器檢測到小車已經離開床了，這樣就有掉床的危險，則電機會反轉，向右拐彎，繼續(xù)前進，從而避免掉落的危險。設定了掃描時間，為20分鐘，當時間到了掃描會結束，電機停止轉動，語音播放器播放音樂，提示主人掃描結束。這樣做的好處是，可以自動掃描不需要人為干預，非常方便，掃描也非常徹底。整體思路是將每個單一模塊的程序，然后進行組裝，就跟拼積木一樣。系統(tǒng)程序流程圖如上圖8所示；3.4調試3.4.1檢查元件的好壞首先用AD10畫好PCB圖，找商家刻好電路板，用外用表檢測板子上的線是否會出現(xiàn)斷路的情況，按照確定之后的電路圖購買元器件，檢查器件的好壞，再用外用表測試每個電阻是否為你需要的電阻，需要按照元器件檢測方法來檢測，檢測并了解元器件之后才可進行下一步。3.4.2放置、焊接各元件事先刻好了PCB板，就可以根據圖的位置來焊接每一個元器件了，在放置過程中要先擺放好焊接難度相對較低的元件，例如電阻、電容等。然后再焊接難度相對高的器件。特別是容易損壞的元件要在后面焊，焊接主芯片的時候一定注意不能直接插上去，首先要放置相應大小的底座在進行焊接。3.4.3調試然后檢查焊接好的電路板，插上電源指示燈是否都亮，然后就可以把寫好的程序燒入arduino內了，看四個光電傳感器的指示燈是否亮，在根據實驗場地，對光電傳感器的檢測距離進行調節(jié)，但在調試的過程中會出現(xiàn)調試不出，導致調試不出效果，那么就需要按照出現(xiàn)的情況在進行調整。在調節(jié)電機的轉速是否達到要求的值，喇叭是否可以正常的工作。作品實物圖如圖9.10所示：圖9實物圖圖10實物圖四、作品(產品)特點利用向前和垂直方向的紅外傳感器，當小車接近床邊緣或到達床頭時，會檢測到信號，小車將進行拐彎操作，避免跌下。使用履帶，在凹凸不平的床上也能正常工作。一定時間內，小車掃描工作完成，MP3模塊將有語音提示。小車自行掃描，大大節(jié)約了時間。如果不需要聲音，也可以打開靜音模式。五、參考文獻[1]康華光.電子技術基礎模擬部分.[M]北京：高等教育出版社，2005.1-20[2]康華光.電子技術基礎數(shù)字部分.[M]北京：高等教育出版社，2005.40-60[3]電子技術實驗.[J]成都，2005.1-20[4]全新實用電路集粹編輯委員會編著.全新實用電路集粹.[M]北京：機械工業(yè)出版社，2006.56-74[5]王新賢.通用集成電路速查手冊第二版.[M]山東科學技術出版社,22-57六、畢業(yè)設計體會與收獲在這大學的三年中，學校的老師教誨著我們，為我們的未來指引方向，我也不斷地進步著，我對專業(yè)的熱愛也讓我學到了很多知識。經過最后幾周的努力，終于是完成了畢業(yè)設計，通過這次畢業(yè)設計制作，加深了我對于專業(yè)理論知識的認識和理解。我也發(fā)現(xiàn)了自己的不足，有些看法太片面，沒有解決實際問題，想實現(xiàn)的功能，也因為專業(yè)實力不夠硬，沒有得以實現(xiàn)。才發(fā)現(xiàn)自己需要學習東西還有很多很多。畢業(yè)設計不僅是對這大學三年的所學知識一種檢驗，更是對自己能力的升華。以前總是覺得自己啥都會，什么都很簡單，有些眼高手低，現(xiàn)在我才明白學習是