基于單片機的移動加濕器

王娟

摘要：本文以STC12C5A60S2單片機為核心，利用超聲波傳感器檢測道路，上的障礙并測量移動加濕器與障礙物之間的距離，通過紅外線傳感器能夠自動避障，通過改變PWM信號的占空比可以控制快慢速度行駛，以及自動停車、自動循跡的功能以及在行駛過程中對濕度監控的功能，基本實現加.濕器的智能化。

[關鍵詞]單片機Wi-Fi超聲波避障加濕器

1主要內容

在日常生活中加濕器得到了廣泛的應用，但是現有的加濕器都需要手工控制開啟和關閉并且不具備對空氣溫濕度的檢測，人們在使用過程中還存在空間加濕不均勻的問題，不僅給室內空氣舒適度造成負面影響并且會使用戶體驗大打折扣。因此可移動的智能空氣加濕器正滿足了這種需要。

本系統的主要功能是移動加濕器在移動的同時檢測當前區域的空氣濕度，同時通過Wi-Fi模塊建立手機客戶端與移動加濕器的連接，并可依靠接收加濕器前端的視頻圖像，控制移動加濕器安全移動。還可以實現自動避障移動和循跡移動。系統結構圖如圖1所示。

2系統方案設計

2.1濕度傳感器的選用

選用HR202濕敏電阻是采用有機高分子材料的一種新型的濕度敏感元件，感濕范圍寬，長期使用性能穩定，可以應用于倉庫、車廂、居室內空氣質量控制、樓宇自控、醫療、工業控制系統及科研領域等廣泛的應用。HR202電阻型濕度傳感器具有優良的高性價比能耗低測量范圍寬響應迅速抗污染能力強性能穩定。

2.2電機驅動模塊的選擇

采用專用芯片L298。L298是一種二相和四相電機的專用驅動器，可驅動46V、2A以下的步進電機，并且可以來調節輸出電壓;此芯片模擬時序信號也可由單片機的I/O端口直接提供，L298是一個具有高電壓大電流的全橋驅動芯片，它響應頻率高，且還帶有控制使能端。所以選擇此芯片做為電機驅動。

2.3超聲波避障傳感器

超聲波在本設計中的原理分析，由于自己用分立元器件焊接比較麻煩，所以本設計采用US-100超聲波測距模塊，可實現0-4.5m的非接觸測距功能，擁有2.4-5.5V寬電壓的輸入范圍，靜態功耗低于2mA，并且自帶溫度傳感器對測距結果進行校正，同時具有GPI0，串口等多種通信方式，內帶看門狗，工作穩定可靠。

2.4紅外線循跡傳感器

采用紅外循跡傳感器是紅外探測法，通過利用紅外線由于不相同顏色物體的表面具有不一樣的反射強度的特點。本設計需要檢測小車的運行狀態，沿著路面黑線運動。采用反射取樣式、單光束紅外傳感器接收信號，再分別用運放LM393比較電壓信號進行放大。根據該型號傳感器紅外發射管所需的工作壓降、紅外發射管的正向壓降在1-1.3V和工作電流，紅外發射管電流為2-10mA。選取負載電阻R1=220L。

2.5加濕模塊

HR202濕敏電阻是采用有機高分子材料的一種新型的濕度敏感元件，感濕范圍寬，長期使用性能穩定，可以應用于倉庫、車廂、居室內空氣質量控制、樓宇自控、醫療、工業控制系統及科研領域等廣泛的應用。HR202電阻型濕度傳感器具有優良的線性高性價比能耗低測量范圍寬響應迅速抗污染能力強性能穩定。

2.6路由器模塊

本設計采用連接到路由器Wi-Fi模塊是ESP8266，把接收手機端發送的信號，對單片機進行控制。Wi-Fi模塊屬于物聯網傳輸層，其功能是將串口或者TTL電平轉為符合Wi-Fi無線網絡通信標準的嵌入式模塊，內置無線網絡協議IEEE802.11b.g.n協議以及TCP/IP協議。

3調試

3.1自動循跡模塊測試

模塊的檢測電路由兩個色標傳感器組成。在行駛路面時探測路面黑線的原理是：紅外光線照射到路面并且進行反射，但是因為白紙和黑線的反射系數不同，小車根據傳感器接收到的反射光的強弱來判斷是否繼續沿著黑線前進，循跡模塊測試如圖2所示。

3.2超聲波避障模塊測試

由于US-100對于障礙物的反射面有一定要求，需要應盡量的平滑，否則會導致測量不會準確。針對障礙物表面是否平整，分別測試了小車的運行情況。如果當障礙物表面較平整，除了極端的拐角小車無法退出外，小車都能很好的避障;如果當障礙物表面不是很平整，便不能預測其結果，有時小車能較好的轉彎，但有時不能。主要取決于探測模塊探測的靈敏度，因普通聲波和超聲波一樣，會因為進過多次反射后回來的信號出現偏差，而程序很難實現辨別。總體來說，小車的避障功能基本上達到預期效果，視線里演示性的避障功能，超聲波傳感器模塊測如圖3所示。

4結論

本設計從方案的提出、硬件模塊的選取、軟件項目的建造到最后的功能測試，都進行了精心的考慮和仔細的斟酌。能夠使系統完成基本功能，系統功能分為空氣濕度檢測，小車自動循跡，視頻監控，超聲波避障，Wi-Fi連接控制。空氣濕度檢測模塊在移動過程中檢測空氣濕度并自動開啟或關閉加濕器;通過單片機對各模塊的控制，視頻采集通過路由器模塊傳送到手機終端，并可用手機終端控制小車的移動軌跡及移動模式。

參考文獻

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