这个设计使用了STM32单片机芯片来作为主控制核心，完成了一款能实现智能清扫和自动避障功能的扫地机器人系统的设计。设计系统根据要实现的功能，总共设计了2个避障模块，2个按键模块，风扇模块、电机模块、升压模块、以及锂电池模块并采用c语言来编写代码完成了系统的主程序、直流电机转动子程序、红外避障子程序、升压子程序、风扇转动子程序的代码编写设计。经过实物的制作与功能测试和系统修复和优化，基本达成了预期设计目标，具有较强的实用价值与较为广泛的应用市场。
目录
一、引言 5
（一）智能扫地机器人的背景 5
（二）智能扫地机器人的国内外市场发展 5
（三）本文的主要研究内容 6
二、方案设计及核心器件选型 7
（一）系统原理框图 7
（二）核心器件选型 7
三、硬件系统设计 11
（一）最小系统电路设计 11
（二）红外检测电路设计 11
（三）HW红外循迹模块电路设计 12
（四）转向避障电路设计 13
四、软件系统设计 15
（一）控制器主程序流程设计 15
五、系统调试 16
（一） 硬件调试 16
（二） 功能测试 17
六、总结 19
参考文献 20
致谢 20
附录一 原理图 21
附录二 元件清单 22
附录三 PCB图 24
一、引言
（一）智能扫地机器人的背景
这几年以来，伴随着电子科技新技术和电子产品的高度智能化发展，机器人的发展越来越快，也成为目前科学技术实用与最灵活的一部分。因为它具备体积小，灵活等特点，在军用，民用，外太空等恶劣环境下都有广泛的应用空间和使用价值。了解智能机器人的工作原理以及组成对于我们的专业学习以及今后的专业技能应用创新具有重要意义。
在当今这个快节奏的现代化生活中，人们工作一天回到家，希望能拥有一个干净整洁的居家环境，但是又不要增加额外的清洁打扫的时间。此时，倘若有一个智能扫地机器人能够自动完成房间的打扫，灰尘的清理，则可以大大省去了人们的劳动时间和 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: @351916072@ 
强度。特别是对于家具底部等空间狭小的地方，扫地机器人能够利用其体积小巧的优势轻松实现清洁工作。正所谓，提高生活质量从小事开始，让专业的人做专业的事，智能扫地机器人可以让人们从多余的劳动中解放出来，更好的休息，从而催生出其他的新想法，创造。
（二）智能扫地机器人的国内外市场发展
国内市场回顾到21世纪20年代，扫地机器人已经成为了一种可以自己选择的智能的生活助手，扫地机器人最开始还只是一个清扫地面的普通机器，发展期限不是很久，最近的着几年我国才开始采用这种智能的自动化新技术，也是才开始兴起称它为扫地机器人。我在这里不得不说一下扫地机器人的诞生,扫地机器人是伊莱克斯这一位外国牛人的第一个发明，从此以后国内就掀起的扫地机器人的巨大波涛，机器人发展的大时代应该还要从2002年开始算起，到2006年，很多的国家都开始对机器人开始进行大大小小的不同功能的研究。但是因为以前的科技技术不是很发达所以有很大的障碍，那时的清扫行走还是碰撞式的，所以人们不是很能接受，而且当时大多数人认为其价格贵且实用性不高。随着国家的老年人不断增多就导致了很多青壮年劳动力的成本增加了，越来越多的产品中都加入了人工智能技术，其中能扫地的智能机器人就是一个小的衍生，这很大程度的加重了机器人的性能和功能。根据相关科技技术部门的数据，二十世纪十九年代，工业发展的机器产值对比人工产值高出了3700多个亿，特殊的功能机器人产值大约在150亿左右,当今机器人市场的总产值已经达到了一个不可估量的数字。
按照国外的预测及规划来看，当前的机器人并不能满足人们所有需求，在接下来的几年里，将会出现一种以人工智能作为主要特点的下一代产品，它的效率和使用都在优秀这个级别。预计在下一代人的生活中扫地机器人将会成为一种生活常用品，就像现在的智能手机、电脑一样。不仅如此，将来的扫地机器人加上更多新兴的技术，大数据时代的降临，将会使其更加智能，让室内的清洁工作成本更低，这也将再度大幅提升行业渗透率目前各个国家都在做高端全局规划类产品，这样一来，扫地机器人将会加快渗透速度，保守估计会达到30%以上，在全世界的渗透也有很大的提升，大数据时代的降临的背景下，机器人的功能和自身强度也是不断提升，也是从开始的比较高端的消费品成为了最后的必需品，功能上比传统的手工机器更加方便智能。
（三）本文的主要研究内容
本设计拟定采用STM32F103C8T6微处理器来当核心控制部分，通过对2路红外避障模块电路、按键电路以及各驱动电路等的模块化设计，配合软件的编程与调测，实现以下功能：
1该系统能实现当按下启动按键后，小车就会开始运行；
2．该系统可以实现小车在行驶过程中，位于左侧的红外避障传感器模块，检测障碍物并将其转向右侧；红外避障传感器模块在右侧发现障碍物并左转。
3．该系统能实现假如左边或者右边的红外避障传感器检测超过一段时间，智能扫地机器人可能无法前进，就会后退然后旋转调头；
4．该系统能实现按下启动按钮，启动风机，启动吸尘器；按停止按钮停止小车，停止车轮和停止风机。
其中拟解决的关键问题：
1.如何实现单片机最小系统的构建问题；
2.如何实现各感应器模块之间的通信连接。
二、方案设计及核心器件选型
（一）系统原理框图
整个设计使用了部件模块来构成整个系统，其中硬件部分主要完成电源模块、电机驱动模块、光耦隔离模块的设计；并利用C语言完成红外数据采集与处理、转速控制程序的编写。然后再进行软硬件的联调测试。整个设计的原理图如图21所示。
图21系统方案框图
（二）核心器件选型
1.主控芯片选型
STM32系列微处理器是基于ARM7结构的32位微处理器，支持实时仿真和跟踪，我选择了该微处理器来控制微处理器，因为它不是一个廉价、低成本的系统，而是为了达到系统设计的结果，它可以提供更多的接口和功能，为系统设计和实验项目提供方便。根据设计的整体思路与预期目标，再查找工具手册，确定此款控制芯片能够较好地实现整个系统的预期目标，能完成对各模块电路的数据通信与指令控制，因此选用其作为核心控制芯片，如图22所示。

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