无线感应座椅归位机器人的设计

王志鹏 王祉鑫 李金玉 刘闯 大连东软信息学院电子工程系

无线感应座椅归位机器人的设计

王志鹏 王祉鑫 李金玉 刘闯 大连东软信息学院电子工程系

随着人类科学的逐渐进步，人类对智能领域的研究也越来越深入，例如在实验室进行实验时，也会应用到很多智能化的设备，本设计的目的是设计出一款能在实验室使用的无线声光感应辅助座椅归位系统，功能是在实验结束后，实验人员离开后该系统能通过声音探测，光源探测，人体红外探测来确定人员已经离开实验室，然后遥控驱动电机，通过红外对管避障，使座椅归位。

单片机 红外感应 无线 声光感应

1 引言

随着科技的进步和发展，以及计算机技术，微电子制造的进一步发展，单片机系列产品正在凭借其独特的优势[1]，为人们日常生活提供很多的方便，很多日常所见的智能设备大部分核心板也都是单片机。本设计的最终目的是在实验结束后，实验人员离开后该系统能通过声音探测，光源探测，人体红外探测来确定人员已经离开实验室，然后遥控电机通过红外避障使座椅归位，该系统也可延伸，通过加装传感器，实现无人后锁闭门窗，关闭设备电源总闸等各项智能功能。

2 系统结构

本设计是用于实验室的无线声光感应辅助座椅归位系统，是以数字集成电路技术为基础，以STM32单片机为核心，通过软硬件相结合来实现自动归位的功能。在本设计中，主要包括红外模块、无线模块、蓝牙模块、电机驱动模块、小车底盘模块和声光感应模块。在本设计中归位系统使用的模块框图如下图所示。

图1 一号归位系统模块图

图2 二号归位系统模块图

3 硬件原理分析

3.1 红外感应模块

红外感应这门技术是利用了人们肉眼看不见的红外线来对物体进行感应的，感应器的核心元件是红外线传感器，漫反射式光电开关是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号[2]。在本文中，利用这种方式来实现红外避障的功能。

在本设计中通过该模块实现避障的功能，通过传感器模块精确测距离远近，将模拟电流信号转化成数字信号，通过改变高低电平，向STM32芯片传送高电平1，表示前方无障碍。遇到障碍时，正前方传感器由1变0，表示前方有障碍，通过32芯片驱动电机，使小车避开障碍。

3.2 声光感应模块

在声光控制电路中，光照强时本电路不工作，因此首先对光源进行检测，此处到光源检测模块。此模块的主要功能是当检测到有光源时，输出为高电平。当没有光照时，则输出为低电平，进而判断出光照的有无。

当检测到光源检测模块的判断结果是没有光照时，就会启动声音检测电路，和光源检测模块一样，在环境声音达不到设定的峰值时，OUT输出高电平，反之为低电平，由此来检测声音的有无。因此需要编写出一个声音模块和光源检测模块的真值表，判断通断。

3.3 蓝牙模块

蓝牙模块采用的则是HC-05主从一体蓝牙模块，该模块空旷地带有效传输距离10米，并且在配对成功以后可以作为全双工串口使用，可以作为额外的控制单元[3]。在一号归位系统上使用本模块，这个设计实现除了红外避障归位外，又增加了手机端蓝牙控制归位，更加智能。

4 软件的实现

4.1 避障功能的实现

在进行软件代码编写时，首先要为不同的功能绘制相应的流程图，这样就能很好的处理各个条件该如何判断。在其中，避障功能软件流程图如图所示。

图3 避障功能流程图

该部分关键性代码如下：

如上面部分代码所示，该部分代码结合红外避障模块输出的真值进行判断，进行左转操作的代码，判断后通过电机驱动模块控制电机。

同理，本设计所要实现的其他的避障判断，如右转，前进等功能在通过改动便可以实现。

4.2 遥控功能的实现

在本设计中，遥控功能的实现是采用HC-05蓝牙模块进行遥控端和1号归位系统之间的通信，遥控端作为信号发射端，这里采用安卓手机配合软件进行遥控，主机端接收后经过处理对电机进行操作，因此，本部分关键性代码是使能端管脚的定义代码和通过蓝牙控制归位系统的主体代码。

使能端管脚定义的部分代码如下：发射端口TX：

在本部分代码中，定义了蓝牙模块与单片机进行连接的端口设置，在这里定义的RX端口要连接蓝牙模块的TX端口，TX端口连接蓝牙模块的RX端口，这样才能实现数据的发送与接收。待蓝牙无线控制模块调试完成后，进行下一个功能的设计和实现。

[1]焦江丽，李凤莲．以ARMCortex-M3为基础的STM32开发板的设计与实现 [J]，中国新通信，2013，10(9)：94-96

[2]姜莉兵．基于STM32的智能家居控制系统的设计与开发[D]，北京邮电大学，2011

[3]张逢雪，王香婷，王通生，等．基于STM32单片机的无线智能家居控制系统[J]，自动化技术与应用，2011，30(8)：98-101