基于STC89C51智能小車的移動家居平臺的設計

朱緒東++何樂生++馬登攀

摘 要

現在手機已經成為人們生活中必不可少的通訊、娛樂、社交工具，有些人已經形成了嚴重的手機依賴癥，長時間的手機輻射對人的健康是有一定影響的。本設計主要論述為減少手機輻射，增加輻射距離和輻射時間但不漏接電話為目的，基于STC89C51單片機的智能小車為載體，設計智能家居中的移動家居平臺。在對平臺設計過程中，將整個平臺進行分模塊化設計。以STC89C51單片機控制的步進電機為平臺，搭載光敏傳感器和自鎖式遙控器來感知手機信號，根據自己的設計思路提出了一種可行的設計方法。

【關鍵詞】手機輻射 STC89C51單片機 智能小車 移動家居

1 移動家具的設計目的

大多數人在睡眠或者辦公時將手機放在身邊。手機所帶來的電磁輻射對人們身體健康所造成的危害可以用物理學的“能量守恒定律”來解釋。手機主要通過天線輻射微波，其本質是能量的傳播，具有很強的穿透力。根據能量守恒它不會消失，會把熱能傳遞給其他器官，轉換成其他形式的能量，導致使人體產生熱量的致熱效應和人體對沒有直接感覺的非致熱效應。手機輻射對人體的危害程度主要與三個因素有關：輻射源強度、輻射距離、累計輻射的時間。減少手機輻射可以從幾方面入手，即降低輻射強度，增加人與輻射的距離，減少輻射時間。智能小車的應用十分廣泛，本設計將智能小車應用于生活中，旨在減少手機對人的輻射，為人的健康做出貢獻。在設計上依托成熟的智能循跡技術，對整個移動家具平臺進行設計。設計目標上，在實現不漏接電話的情況下，增加手機輻射距離和減少輻射時間。

2 移動家居平臺的設計目的、工作原理和硬件設計

2.1 移動家居平臺的工作原理

平臺工作的兩種情況： 情況一，當手機有來電時，蜂鳴器報警，小車自動找尋設計好的線路將手機運送至指定位置，機主使用完成后，將手機放至小車上，操作遙控器，小車原路返回至原位置。情況二、當手機無來電時，機主想要用手機，可以將小車召喚過來，使用完畢，操作遙控器小車自動歸回原位置。

該平臺使用了多路繼電器，在沒有出現上述任一情況時，平臺是靜止的。當出現來電、無線召喚，使用結束人為發出返回命令時，相應電源繼電器閉合，小車能夠行駛。如圖1、2所示。

2.2 移動家居平臺的整體設計

本次設計的小車是基于STC89C51單片機的智能小車移動平臺，分別實現自主智能循跡，無線召喚，來電感應。小車由車體（四個輪子，底盤），智能循跡模塊，無線遙控模塊，光敏電阻繼電器模塊，驅動模塊、蜂鳴器報警模塊和主控模塊構成。單片機模塊加有復位電路，在步進電機模塊中，應用LM7805穩壓芯片給外圍電路供電，使用L9110芯片給步進電機供電。遙控模塊選擇成品模塊M4作為遙控器，M4為自鎖式開關。循跡模塊用TCRT5000紅外對管和LM393芯片作為傳感器，該傳感器相對比較穩定和精確。STC89C51單片機搭載以上模塊是該移動家具平臺設計起來相對簡單和便宜。

2.2.1 電機驅動模塊的設計

本設計中，小車使用四驅動模式，采用四片L9110電機驅動芯片。小車四個輪子，每一側使用兩片的驅動芯片，驅動芯片輸入信號是相同的。單片機的P0.0和P0.1分別接小車左側的兩片L9110芯片的IA和IB端口，左側的電機兩端分別接L9110芯片的OA和OB。P0.2和P0.3分別接小車右側的兩片L9110芯片的IA和IB端口，右側的電機兩端分別接L9110芯片的OA和OB。L9110芯片有兩個TTL/CMO兼容性級別輸入和較好的抗干擾，輸出的信號直接驅動電機實現正轉的和反轉。它有較大的電流驅動能力，每個通道都可以通過大小750毫安到800毫安的電流，經過瓷片電容的濾波使得電流更加平穩；內置的鉗位二極管的反向電流可以釋放電感負載，并能安全、可靠地驅動直流電機。

2.2.2 遙控模塊的設計

本設計使用的模塊是解碼接收模塊M4無線遙控發射接收模塊。該模塊和光敏電阻繼電器模塊作為整個系統的開關。對于M4模塊只是使用兩路控制信號，一路作為由初始位置無線召喚的啟動信號。一路作為返回到原位置的信號。

2.2.3 循跡模塊的設計

循跡指的是在黑白跑道上尋找黑線行走，由于黑色吸光能力強其余顏色跑道會發生漫反射，根據反射回來的光強來判斷道路。小車啟動后循跡模塊紅外發射管發出紅外線，地面可以漫反射紅外線，漫反射紅外線被接收管接收，接收管電平改變。紅外線遇到黑線時，黑線會把紅外線吸收，接收管接收不到光線，接收管狀態不發生改變。該模塊將這些信息轉化為電信號讓單片機來決定小車運行軌跡。該模塊是使用LM393芯片和TCRT5000紅外対管作為傳感器，使用103可調電阻調節傳感器靈敏度。對于跑道長度的設計應該在手機來電時間內，假如小車還沒到達制定地點，響鈴時間到達上限，小車會出現停在路上的狀況。如果跑道過長，可以調節占空比，使電機轉動更快。

2.2.4 光敏繼電器模塊

光敏繼電器模塊主要作為感知手機來電情況使用的。當手機來電的時候，手機屏幕會發光，光會改變光敏電阻的阻值。當屏幕發光時，光敏電阻阻值處于低阻態，繼電器吸和。移動家具平臺處于工作狀態，小車自動運行至設定位置。

3 軟件部分的編寫

整個設計使用C語言編寫，該語言結構清晰可移植性強，可以分步驟功能進行編寫。使用Keil軟件分步驟生成hex文件。燒寫進單片機，實現移動家居的功能。

在程序編寫過程我將中程序進行了模塊化分割，分為多個模塊，運用main函數調用。程序包括主程序、延時程序、前進子程序、后退子程序、左轉子程序、后退中的左轉子程序、后退中的右轉子程序、后退中的右轉子程序、停止子程序。

4 結束語

本設計利用前人的循跡技術，對整個移動家具平臺進行設計，實現了設計目標，小車能夠在來電、無線召喚時實現前進中的左轉、右轉。當操作遙控器時小車可以在后退過程中實現左轉、右轉。能夠在預設位置停下。

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作者簡介

朱緒東，學習方向嵌入式應用。

作者單位

云南大學信息學院 云南省昆明市 650000