基于单片机的移动加湿器

王娟

摘要：本文以STC12C5A60S2单片机为核心，利用超声波传感器检测道路，上的障碍并测量移动加湿器与障碍物之间的距离，通过红外线传感器能够自动避障，通过改变PWM信号的占空比可以控制快慢速度行驶，以及自动停车、自动循迹的功能以及在行驶过程中对湿度监控的功能，基本实现加.湿器的智能化。

[关键词]单片机Wi-Fi超声波避障加湿器

1主要内容

在日常生活中加湿器得到了广泛的应用，但是现有的加湿器都需要手工控制开启和关闭并且不具备对空气温湿度的检测，人们在使用过程中还存在空间加湿不均匀的问题，不仅给室内空气舒适度造成负面影响并且会使用户体验大打折扣。因此可移动的智能空气加湿器正满足了这种需要。

本系统的主要功能是移动加湿器在移动的同时检测当前区域的空气湿度，同时通过Wi-Fi模块建立手机客户端与移动加湿器的连接，并可依靠接收加湿器前端的视频图像，控制移动加湿器安全移动。还可以实现自动避障移动和循迹移动。系统结构图如图1所示。

2系统方案设计

2.1湿度传感器的选用

选用HR202湿敏电阻是采用有机高分子材料的一种新型的湿度敏感元件，感湿范围宽，长期使用性能稳定，可以应用于仓库、车厢、居室内空气质量控制、楼宇自控、医疗、工业控制系统及科研领域等广泛的应用。HR202电阻型湿度传感器具有优良的高性价比能耗低测量范围宽响应迅速抗污染能力强性能稳定。

2.2电机驱动模块的选择

采用专用芯片L298。L298是一种二相和四相电机的专用驱动器，可驱动46V、2A以下的步进电机，并且可以来调节输出电压;此芯片模拟时序信号也可由单片机的I/O端口直接提供，L298是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，它响应频率高，且还带有控制使能端。所以选择此芯片做为电机驱动。

2.3超声波避障传感器

超声波在本设计中的原理分析，由于自己用分立元器件焊接比较麻烦，所以本设计采用US-100超声波测距模块，可实现0-4.5m的非接触测距功能，拥有2.4-5.5V宽电压的输入范围，静态功耗低于2mA，并且自带温度传感器对测距结果进行校正，同时具有GPI0，串口等多种通信方式，内带看门狗，工作稳定可靠。

2.4红外线循迹传感器

采用红外循迹传感器是红外探测法，通过利用红外线由于不相同颜色物体的表面具有不一样的反射强度的特点。本设计需要检测小车的运行状态，沿着路面黑线运动。采用反射取样式、单光束红外传感器接收信号，再分别用运放LM393比较电压信号进行放大。根据该型号传感器红外发射管所需的工作压降、红外发射管的正向压降在1-1.3V和工作电流，红外发射管电流为2-10mA。选取负载电阻R1=220L。

2.5加湿模块

HR202湿敏电阻是采用有机高分子材料的一种新型的湿度敏感元件，感湿范围宽，长期使用性能稳定，可以应用于仓库、车厢、居室内空气质量控制、楼宇自控、医疗、工业控制系统及科研领域等广泛的应用。HR202电阻型湿度传感器具有优良的线性高性价比能耗低测量范围宽响应迅速抗污染能力强性能稳定。

2.6路由器模块

本设计采用连接到路由器Wi-Fi模块是ESP8266，把接收手机端发送的信号，对单片机进行控制。Wi-Fi模块属于物联网传输层，其功能是将串口或者TTL电平转为符合Wi-Fi无线网络通信标准的嵌入式模块，内置无线网络协议IEEE802.11b.g.n协议以及TCP/IP协议。

3调试

3.1自动循迹模块测试

模块的检测电路由兩个色标传感器组成。在行驶路面时探测路面黑线的原理是：红外光线照射到路面并且进行反射，但是因为白纸和黑线的反射系数不同，小车根据传感器接收到的反射光的强弱来判断是否继续沿着黑线前进，循迹模块测试如图2所示。

3.2超声波避障模块测试

由于US-100对于障碍物的反射面有一定要求，需要应尽量的平滑，否则会导致测量不会准确。针对障碍物表面是否平整，分别测试了小车的运行情况。如果当障碍物表面较平整，除了极端的拐角小车无法退出外，小车都能很好的避障;如果当障碍物表面不是很平整，便不能预测其结果，有时小车能较好的转弯，但有时不能。主要取决于探测模块探测的灵敏度，因普通声波和超声波一样，会因为进过多次反射后回来的信号出现偏差，而程序很难实现辨别。总体来说，小车的避障功能基本上达到预期效果，视线里演示性的避障功能，超声波传感器模块测如图3所示。

4结论

本设计从方案的提出、硬件模块的选取、软件项目的建造到最后的功能测试，都进行了精心的考虑和仔细的斟酌。能够使系统完成基本功能，系统功能分为空气湿度检测，小车自动循迹，视频监控，超声波避障，Wi-Fi连接控制。空气湿度检测模块在移动过程中检测空气湿度并自动开启或关闭加湿器;通过单片机对各模块的控制，视频采集通过路由器模块传送到手机终端，并可用手机终端控制小车的移动轨迹及移动模式。

参考文献

[1]纪欣然。基于Arduino开发环境的智能寻光小车设计[J].现代电子技术，2012，35（15）：161-163.

[2]朱海星.加湿器工作原理简介[J].物理教师，2006（10）.

[3]杨莹，国内外机器人研究领域的知识计量[D].大连：大连理工大学管理科学与工程学院，2009：24-41.

[4]郑志聪。浅析机器人红外避障技术[J].中国集体经济，2008（10）.

[5]吴斌，刘宗行，青舟，用C语言实现高效嵌入式系统编程[J].电子元器件应用，2002，4（06）：50-53.