CN110151066A - 一种便携智能家用吸尘器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种便携智能家用吸尘器，包括单片机最小系统，以及与所述单片机最小系统连接的显示电路、外围检测电路、驱动电路、通信电路、吸尘电路，所述外围检测电路包括与所述单片机最小系统连接的红外线检测器或/和热释电红外检测器，所述驱动电路包括与单片机最小系统连接的驱动芯片、以及由驱动芯片驱动的驱动电机，所述通信电路包括无线通信。本发明提供了一种便携智能家用吸尘器，具有高性能的微处理器以及外围检测传感器，提升了吸尘器便携性和外围环境探测性能。
Description
技术领域
本发明涉及家电领域，尤其涉及吸尘器领域，具体涉及一种便携智能家用吸尘器。
背景技术
现有技术中的吸尘器最简单的是采用拖线式吸尘器或者无线手持式吸尘器，这来吸尘器，虽然通过人工操作能进行吸尘，但结构笨拙不够便携，而且无线手持式的吸尘器价格过于昂贵，不够经济实用。
针对上述问题，现有技术中研发出了扫地机器人，而现有的扫地机器人一般是先通过外壳碰撞障碍物进行检测外部的环境，通过不断记忆和更新外部环境参数，从而进行智能清洁。然而，这种方式进行扫描外围状态，常常会存在很多问题，例如，家具布置更新、宠物和使用者在家中活动时，吸尘器不会进行避让，特别是有小孩的家庭，存在诸多困扰。而且，现有的扫地机器人造价高昂、对于外围环境的录入灵活性均存在缺陷。
因此，如何研发出更高性能的微处理器并发挥出其最大的性能，使得微处理器芯片能够在智能吸尘器系统中发挥出最大的控制功效，从而实现智能服务是本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种便携智能家用吸尘器，具有高性能的微处理器以及外围检测传感器，提升了吸尘器便携性和外围环境探测性能。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种便携智能家用吸尘器，包括单片机最小系统，以及与所述单片机最小系统连接的显示电路、外围检测电路、驱动电路、通信电路、吸尘电路，所述外围检测电路包括与所述单片机最小系统连接的红外线检测器或/和热释电红外检测器，所述驱动电路包括与单片机最小系统连接的驱动芯片、以及由驱动芯片驱动的驱动电机，所述通信电路包括无线通信。
本发明一个较佳实施例中，驱动电机包括左轮驱动电机和右轮驱动电机，且驱动电机采用的是直流电机。
本发明一个较佳实施例中，单片机最小系统包括STC89C51单片机，以及给所述STC89C51单片机提供时钟脉冲的晶振电路，和给所述STC89C51单片机提供复位信号的复位电路。
本发明一个较佳实施例中，吸尘电路包括风机。具体的，吸尘电路中设置有与单片机连接的控制开关，控制开关与风机电连接。
本发明一个较佳实施例中，显示电路包括LCD1602液晶显示器。
本发明一个较佳实施例中，无线通信采用的是HC-05蓝牙模块。
本发明一个较佳实施例中，驱动芯片采用L298N驱动芯片，驱动电机采用GA12-N20直流电机或/和JGB38直流电机。
本发明一个较佳实施例中，外围检测电路包括与所述单片机最小系统连接的至少一对红外线检测器和至少一个热释电红外检测器；红外线检测器包括LM393红外传感器；热释电红外传感器采用HC-SR501热释电红外传感器。
本发明一个较佳实施例中，STC89C51单片机的输出端引脚连接LCD1602液晶显示器输入端引脚、L298N驱动芯片的输入端、风机，STC89C51单片机的输出端引脚通过连接L298N驱动芯片的输入端后，分别通过L298N驱动芯片的输出端与左轮电机和右轮电机驱动连接。
本发明一个较佳实施例中，STC89C51单片机的输入端引脚连接晶振电路、复位电路、一对LM393红外传感器的输出端、HC-SR501热释电红外传感器、HC-05蓝牙模块。
本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明的有益效果：
本发明提供一种便携智能家用吸尘器，通过外围传感器的设置，提升了智能吸尘器系统的应变能能力，外围传感器在外形体积、功耗性能以及使用稳定性等参数方面都具有突出的表现。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的电路结构中晶振电路的示意图；
图2是本发明的电路结构中复位电路的示意图；
图3是本发明的电路结构中驱动电路的示意图；
图4是本发明的电路结构中通信电路的示意图；
图5是本发明的电路结构中红外线检测器的示意图；
图6是本发明的电路结构中热释电红外检测器的示意图；
图7是本发明的电路结构中吸尘电路的示意图；
图8是本发明的电路结构中显示电路的示意图；
图9是本发明的总电路的示意图；
图10是本发明的电路结构系统结构的示意图。
具体实施方式
现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1~10所示，本实施例公开了一种便携智能家用吸尘器，包括单片机最小系统，以及与单片机最小系统连接的显示电路、外围检测电路、驱动电路、通信电路、吸尘电路；单片机最小系统包括STC89C51单片机，以及给STC89C51单片机提供时钟脉冲的晶振电路，和给STC89C51单片机提供复位信号的按键复位电路；外围检测电路包括与单片机最小系统连接的红外线检测器和热释电红外检测器；驱动电路包括与单片机最小系统连接的驱动芯片、以及由驱动芯片驱动的驱动电机；驱动电机包括左轮驱动电机和右轮驱动电机，且驱动电机采用的是直流电机；所述通信电路包括无线通信，无线通信采用的是HC-05蓝牙模块；显示电路包括LCD1602液晶显示器；吸尘电路中设置有与单片机连接的控制开关，控制开关与风机电连接。
如图9所示，本发明一个较佳实施例中，外围检测电路包括与所述单片机最小系统连接的至少一对红外线检测器和至少一个热释电红外检测器；红外线检测器包括LM393红外传感器；热释电红外检测器采用HC-SR501热释电红外传感器。驱动芯片采用L298N驱动芯片，驱动电机采用GA12-N20直流电机。
本发明一个较佳实施例中的优选电路结构：
具体的，如图1、图2、图9所示，单片机最小系统，最小系统电路中的复位电路采用了电容隔直法，当给吸尘器上电一瞬间，瞬间电流能够流过电容，此时电阻两端的电压为高电平，使得STC89C51单片机在上电一瞬间发生复位，随后恢复成输出低电平，吸尘器实现正常工作。STC89C51单片机的XTAL1引脚和XTAL2引脚两端与晶振XTAL两端连接，且晶振XTAL两端还分别连接两个小电容C1、小电容C1后接GND；STC89C51单片机的RST引脚引出3路，一路通过按键S1接电源VCC，另外两路中一路通过电容C3接电源VCC,另一路通过电阻R1接GND。
具体的，如图3、图9所示，驱动电路；STC89C51单片机的P3.4~P3.7四个GPIO引脚与L298N驱动芯片以及直流电机进行连接，L298N驱动芯片采用+5V直流电压进行供电，L298N驱动芯片的9号引脚用来供电，其中STC89C51单片机的P3.4~P3.7四个GPIO引脚分别能够输出四路独立的PWM波，经过L298N驱动芯片进行功率放大后被分别送入到左轮驱动电机、右轮驱动电机中。其中STC89C51单片机的P3.4和P3.5的引脚引出两路通过L298N驱动芯片功率放大后的PWM波送入到左轮驱动电机，P3.6和P3.7的引脚引出两路通过L298N驱动芯片功率放大后的PWM波送入到右轮驱动电机。STC89C51单片机的P3.4~P3.7四个GPIO引脚与L298N驱动芯片的连接线上均支接一路分别通过电阻R15~R18接电源VCC。
L298N驱动芯片的两组输出引脚与左轮驱动电机和右轮驱动电机的连接线上分别通过正向二极管接电源VCC，并分别通过反向二极管接GND。L298N驱动芯片的一组输出引脚连接左轮驱动电机两端，且一组输出引脚之间通过电阻R11串接一组并连接的双向发光二极管；L298N驱动芯片的另一组输出引脚连接左轮驱动电机两端，且另一组输出引脚之间通过电阻R13串接一组并连接的双向发光二极管；通过发光二级管的明暗，显示电机的正反转。
具体的，如图4、图9所示，通信电路HC-05蓝牙模块总共引出了6个直插引脚，在这6个引脚中，其中2号和3号引脚是这款器件的通信引脚，STC89C51单片机可以通过普通GPIO引脚实现对HC-05蓝牙模块的6个引脚的驱动，实现STC89C51单片机与HC-05蓝牙模块之间的数据互收互发将STC89C51单片机串口所对应的GPIO管脚P3.0和P3.1引脚分别连接蓝牙的TXD和RXD两个引脚，这样就能够实现STC89C51单片机与HC-05蓝牙模块之间的数据收发，STC89C51单片机将最终驱动着HC-05蓝牙模块实现无线收发蓝牙数据的功能。
具体的，如图5、图9所示，红外线检测器包括红外线电阻、比较器、红外线收集器、指示灯和转换电路，红外线电阻的精度将决定着整个系统的红外线检测部分的性能；STC89C51单片机的P3.2和P3.3管脚配置成为一对红外线检测器的输出信号采集引脚，用于检测红外线检测器的LM393红外传感器输出电平的高低，从而判断前方是否有家具。
具体的，如图6、图9所示，热释电红外检测器具有高质量和高精度的检测人体的功能；STC89C51单片机的P1.6引脚连接HC-SR501热释电红外传感器的输出端OUT引脚，HC-SR501热释电红外传感器的VCC端连接电源VCC，且支接3路，一路串接电阻R12后与输出端OUT引脚连接，一路串接电容C4后与HC-SR501热释电红外传感器的GND引脚共同接GND,另一路串接电容C5后接GND。
具体的，如图7、图9所示，吸尘电路；吸尘电路主要用于实现对灰尘杂物的吸入，主要由直流电机带动风扇来完成，通过STC89C51单片机的P2.0引脚来驱动。STC89C51单片机的P2.0引脚与控制开关Q1输入端连接，控制开关Q1的输出端连接直流电机，控制开关Q1的控制端与接地端连接后接GND。
具体的，如图8、图9所示，显示电路是对工作过程中的一些数据进行显示，LCD1602液晶显示器的电路原理图由电源VCC供电，LCD1602液晶显示器由供电电路以及并行式STC89C51单片机引脚驱动电路两大部分组成，LCD1602液晶显示器的4~14号引脚共11个是它的控制引脚，STC89C51单片机分配出11个GPIO引脚与LCD1602液晶显示器进行连接；LCD1602液晶显示器的VCC引脚与电源VCC连接，LCD1602液晶显示器的VSS引脚与GND连接，且VSS引脚与VCC引脚之间串联电阻R2和电阻R4,且电阻R2和电阻R4之间的节点与LCD1602液晶显示器的V0引脚连接，STC89C51单片机的P0.0~P0.7引脚连接LCD1602液晶显示器八个引脚，STC89C51单片机的P2.5~P2.7引脚分别连接LCD1602液晶显示器的E、RW以及RS控制引脚。
具体的工作方法：
STC89C51单片机驱动STC89C51单片机开始显示开机画面，当用户按下启动按键后，系统进入正式的工作阶段。热释电红外检测器首先探测家中是否有人存在，如果没人STC89C51单片机将从HC-SR501热释电红外传感器获得高电平信号，此时吸尘器将在红外线检测器探测作用下开始移动，进行吸尘。首先STC89C51单片机将采集吸尘器上安置的两个红外线检测器采集到的红外线信号，只要有一个探头输出低电平则说明前方有障碍物，那么吸尘器需要调整前进方向，STC89C51单片机将通过对PWM波占空比的控制使得吸尘器两个驱动轮的转速发生变化，从而产生转向动作。在吸尘器工作过程中STC89C51单片机将不断对HC-05蓝牙模块接收收到的蓝牙数据进行判断，用户可以通过手机蓝牙APP向吸尘器发送遥控信号。
STC89C51单片机控制红外线检测器采集红外线参数的功能实现过程进行详细阐述，这个流程的主要功能为红外线采集，对于红外线检测器输出信号的采集主要是通过P3.2和P3.3管脚检测该模块的红外线检测器的输出电平状态来实现的，当P3.2和P3.3管脚检测到红外线检测器的输出电平处于低电平则表示前方有家具等障碍物，而检测到高电平则表示前方无障碍物。
根据HC-SR501热释电红外传感器输出高电平则表示已经成功捕捉到了周围空间的人体红外线信号，此时将该高电平信号传送给STC89C51单片机的P1.6管脚，将引起STC89C51单片机执行相应的操作，而该模块没有捕捉到人体红外信号则DO管脚输出低电平给P1.6引脚。
LCD1602液晶显示器的点阵屏幕主要是用来高清晰度效果的液晶显示，根据LCD1602液晶显示器的管脚功能可以知道其RS管脚为写数据的选择管脚，开始写数据后首先通过STC89C51单片机的P2.5管脚输出高电平输入到LCD1602液晶显示器中，随后将RAM中读取出的字符数据通过P0引脚输出到LCD1602液晶显示器的DB口中，最后通过P2.7输出高电平到LCD1602液晶显示器的EN管脚，经过短暂延时后立即拉低该EN管脚。
以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。
Claims (10)
1.一种便携智能家用吸尘器，包括单片机最小系统，以及与所述单片机最小系统连接的显示电路、外围检测电路、驱动电路、通信电路、吸尘电路，其特征在于：所述外围检测电路包括与所述单片机最小系统连接的红外线检测器或/和热释电红外检测器，所述驱动电路包括与单片机最小系统连接的驱动芯片、以及由驱动芯片驱动的驱动电机，所述通信电路包括无线通信。
2.根据权利要求1所述的便携智能家用吸尘器，其特征在于：所述驱动电机包括左轮驱动电机和右轮驱动电机，且驱动电机采用的是直流电机。
3.根据权利要求2所述的便携智能家用吸尘器，其特征在于：所述单片机最小系统包括STC89C51单片机，以及给所述STC89C51单片机提供时钟脉冲的晶振电路，和给所述STC89C51单片机提供复位信号的复位电路。
4.根据权利要求1所述的便携智能家用吸尘器，其特征在于：所述吸尘电路包括风机。
5.根据权利要求1所述的便携智能家用吸尘器，其特征在于：所述显示电路包括LCD1602液晶显示器。
6.根据权利要求1中所述的便携智能家用吸尘器，其特征在于：无线通信采用的是HC-05蓝牙模块。
7.根据权利要求1中所述的便携智能家用吸尘器，其特征在于：所述驱动芯片采用L298N驱动芯片，驱动电机采用GA12-N20直流电机或/和JGB38直流电机。
8.根据权利要求1中所述的便携智能家用吸尘器，其特征在于：所述外围检测电路包括与所述单片机最小系统连接的至少一对红外线检测器和至少一个热释电红外检测器；红外线检测器包括LM393红外传感器；热释电红外传感器采用HC-SR501热释电红外传感器。
9.根据权利要求1~8任一权利要求所述的便携智能家用吸尘器，其特征在于：STC89C51单片机的输出端引脚连接LCD1602液晶显示器输入端引脚、L298N驱动芯片的输入端、风机，STC89C51单片机的输出端引脚通过连接L298N驱动芯片的输入端后，分别通过L298N驱动芯片的输出端与左轮电机和右轮电机驱动连接。
10.根据权利要求9所述的便携智能家用吸尘器，其特征在于：STC89C51单片机的输入端引脚连接晶振电路、复位电路、一对LM393红外传感器的输出端、HC-SR501热释电红外传感器、HC-05蓝牙模块。
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| CN110720867A (zh) * | 2019-09-19 | 2020-01-24 | 深圳市凯木金科技有限公司 | 扫地机控制系统 |
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| CN210749028U (zh) * | 2019-05-29 | 2020-06-16 | 苏州工业职业技术学院 | 一种便携智能家用吸尘器 |
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