基于STC89C51智能小车的移动家居平台的设计

朱绪东++何乐生++马登攀

摘 要

现在手机已经成为人们生活中必不可少的通讯、娱乐、社交工具，有些人已经形成了严重的手机依赖症，长时间的手机辐射对人的健康是有一定影响的。本设计主要论述为减少手机辐射，增加辐射距离和辐射时间但不漏接电话为目的，基于STC89C51单片机的智能小车为载体，设计智能家居中的移动家居平台。在对平台设计过程中，将整个平台进行分模块化设计。以STC89C51单片机控制的步进电机为平台，搭载光敏传感器和自锁式遥控器来感知手机信号，根据自己的设计思路提出了一种可行的设计方法。

【关键词】手机辐射 STC89C51单片机 智能小车 移动家居

1 移动家具的设计目的

大多数人在睡眠或者办公时将手机放在身边。手机所带来的电磁辐射对人们身体健康所造成的危害可以用物理学的“能量守恒定律”来解释。手机主要通过天线辐射微波，其本质是能量的传播，具有很强的穿透力。根据能量守恒它不会消失，会把热能传递给其他器官，转换成其他形式的能量，导致使人体产生热量的致热效应和人体对没有直接感觉的非致热效应。手机辐射对人体的危害程度主要与三个因素有关：辐射源强度、辐射距离、累计辐射的时间。减少手机辐射可以从几方面入手，即降低辐射强度，增加人与辐射的距离，减少辐射时间。智能小车的应用十分广泛，本设计将智能小车应用于生活中，旨在减少手机对人的辐射，为人的健康做出贡献。在设计上依托成熟的智能循迹技术，对整个移动家具平台进行设计。设计目标上，在实现不漏接电话的情况下，增加手机辐射距离和减少辐射时间。

2 移动家居平台的设计目的、工作原理和硬件设计

2.1 移动家居平台的工作原理

平台工作的两种情况： 情况一，当手机有来电时，蜂鸣器报警，小车自动找寻设计好的线路将手机运送至指定位置，机主使用完成后，将手机放至小车上，操作遥控器，小车原路返回至原位置。情况二、当手机无来电时，机主想要用手机，可以将小车召唤过来，使用完毕，操作遥控器小车自动归回原位置。

该平台使用了多路继电器，在没有出现上述任一情况时，平台是静止的。当出现来电、无线召唤，使用结束人为发出返回命令时，相应电源继电器闭合，小车能够行驶。如图1、2所示。

2.2 移动家居平台的整体设计

本次设计的小车是基于STC89C51单片机的智能小车移动平台，分别实现自主智能循迹，无线召唤，来电感应。小车由车体（四个轮子，底盘），智能循迹模块，无线遥控模块，光敏电阻继电器模块，驱动模块、蜂鸣器报警模块和主控模块构成。单片机模块加有复位电路，在步进电机模块中，应用LM7805稳压芯片给外围电路供电，使用L9110芯片给步进电机供电。遥控模块选择成品模块M4作为遥控器，M4为自锁式开关。循迹模块用TCRT5000红外对管和LM393芯片作为传感器，该传感器相对比较稳定和精确。STC89C51单片机搭载以上模块是该移动家具平台设计起来相对简单和便宜。

2.2.1 电机驱动模块的设计

本设计中，小车使用四驱动模式，采用四片L9110电机驱动芯片。小车四个轮子，每一侧使用两片的驱动芯片，驱动芯片输入信号是相同的。单片机的P0.0和P0.1分别接小车左侧的两片L9110芯片的IA和IB端口，左侧的电机两端分别接L9110芯片的OA和OB。P0.2和P0.3分别接小车右侧的两片L9110芯片的IA和IB端口，右侧的电机两端分别接L9110芯片的OA和OB。L9110芯片有两个TTL/CMO兼容性级别输入和较好的抗干扰，输出的信号直接驱动电机实现正转的和反转。它有较大的电流驱动能力，每个通道都可以通过大小750毫安到800毫安的电流，经过瓷片电容的滤波使得电流更加平稳；内置的钳位二极管的反向电流可以释放电感负载，并能安全、可靠地驱动直流电机。

2.2.2 遥控模块的设计

本设计使用的模块是解码接收模块M4无线遥控发射接收模块。该模块和光敏电阻继电器模块作为整个系统的开关。对于M4模块只是使用两路控制信号，一路作为由初始位置无线召唤的启动信号。一路作为返回到原位置的信号。

2.2.3 循迹模块的设计

循迹指的是在黑白跑道上寻找黑线行走，由于黑色吸光能力强其余颜色跑道会发生漫反射，根据反射回来的光强来判断道路。小车启动后循迹模块红外发射管发出红外线，地面可以漫反射红外线，漫反射红外线被接收管接收，接收管电平改变。红外线遇到黑线时，黑线会把红外线吸收，接收管接收不到光线，接收管状态不发生改变。该模块将这些信息转化为电信号让单片机来决定小车运行轨迹。该模块是使用LM393芯片和TCRT5000红外対管作为传感器，使用103可调电阻调节传感器灵敏度。对于跑道长度的设计应该在手机来电时间内，假如小车还没到达制定地点，响铃时间到达上限，小车会出现停在路上的状况。如果跑道过长，可以调节占空比，使电机转动更快。

2.2.4 光敏继电器模块

光敏继电器模块主要作为感知手机来电情况使用的。当手机来电的时候，手机屏幕会发光，光会改变光敏电阻的阻值。当屏幕发光时，光敏电阻阻值处于低阻态，继电器吸和。移动家具平台处于工作状态，小车自动运行至设定位置。

3 软件部分的编写

整个设计使用C语言编写，该语言结构清晰可移植性强，可以分步骤功能进行编写。使用Keil软件分步骤生成hex文件。烧写进单片机，实现移动家居的功能。

在程序编写过程我将中程序进行了模块化分割，分为多个模块，运用main函数调用。程序包括主程序、延时程序、前进子程序、后退子程序、左转子程序、后退中的左转子程序、后退中的右转子程序、后退中的右转子程序、停止子程序。

4 结束语

本设计利用前人的循迹技术，对整个移动家具平台进行设计，实现了设计目标，小车能够在来电、无线召唤时实现前进中的左转、右转。当操作遥控器时小车可以在后退过程中实现左转、右转。能够在预设位置停下。

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作者简介

朱绪东，学习方向嵌入式应用。

作者单位

云南大学信息学院 云南省昆明市 650000