朱緒東++何樂生++馬登攀

摘 要

現(xiàn)在手機已經(jīng)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(jīng)形成了嚴(yán)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(shè)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(shè)計智能家居中的移動家居平臺。在對平臺設(shè)計過程中，將整個平臺進行分模塊化設(shè)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(jù)自己的設(shè)計思路提出了一種可行的設(shè)計方法。

【關(guān)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(shè)計目的

大多數(shù)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(xué)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(zhì)是能量的傳播，具有很強的穿透力。根據(jù)能量守恒它不會消失，會把熱能傳遞給其他器官，轉(zhuǎn)換成其他形式的能量，導(dǎo)致使人體產(chǎn)生熱量的致熱效應(yīng)和人體對沒有直接感覺的非致熱效應(yīng)。手機輻射對人體的危害程度主要與三個因素有關(guān)：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(yīng)用十分廣泛，本設(shè)計將智能小車應(yīng)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(shè)計上依托成熟的智能循跡技術(shù)，對整個移動家具平臺進行設(shè)計。設(shè)計目標(biāo)上，在實現(xiàn)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(shè)計目的、工作原理和硬件設(shè)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(dāng)手機有來電時，蜂鳴器報警，小車自動找尋設(shè)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(dāng)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(xiàn)上述任一情況時，平臺是靜止的。當(dāng)出現(xiàn)來電、無線召喚，使用結(jié)束人為發(fā)出返回命令時，相應(yīng)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(shè)計

本次設(shè)計的小車是基于STC89C51單片機的智能小車移動平臺，分別實現(xiàn)自主智能循跡，無線召喚，來電感應(yīng)。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(qū)動模塊、蜂鳴器報警模塊和主控模塊構(gòu)成。單片機模塊加有復(fù)位電路，在步進電機模塊中，應(yīng)用LM7805穩(wěn)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(guān)。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(wěn)定和精確。STC89C51單片機搭載以上模塊是該移動家具平臺設(shè)計起來相對簡單和便宜。

2.2.1 電機驅(qū)動模塊的設(shè)計

本設(shè)計中，小車使用四驅(qū)動模式，采用四片L9110電機驅(qū)動芯片。小車四個輪子，每一側(cè)使用兩片的驅(qū)動芯片，驅(qū)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(cè)的兩片L9110芯片的IA和IB端口，左側(cè)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(cè)的兩片L9110芯片的IA和IB端口，右側(cè)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(qū)動電機實現(xiàn)正轉(zhuǎn)的和反轉(zhuǎn)。它有較大的電流驅(qū)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(jīng)過瓷片電容的濾波使得電流更加平穩(wěn)；內(nèi)置的鉗位二極管的反向電流可以釋放電感負(fù)載，并能安全、可靠地驅(qū)動直流電機。

2.2.2 遙控模塊的設(shè)計

本設(shè)計使用的模塊是解碼接收模塊M4無線遙控發(fā)射接收模塊。該模塊和光敏電阻繼電器模塊作為整個系統(tǒng)的開關(guān)。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(shè)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(fā)生漫反射，根據(jù)反射回來的光強來判斷道路。小車啟動后循跡模塊紅外發(fā)射管發(fā)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(tài)不發(fā)生改變。該模塊將這些信息轉(zhuǎn)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(diào)電阻調(diào)節(jié)傳感器靈敏度。對于跑道長度的設(shè)計應(yīng)該在手機來電時間內(nèi)，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(xiàn)停在路上的狀況。如果跑道過長，可以調(diào)節(jié)占空比，使電機轉(zhuǎn)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(dāng)手機來電的時候，手機屏幕會發(fā)光，光會改變光敏電阻的阻值。當(dāng)屏幕發(fā)光時，光敏電阻阻值處于低阻態(tài)，繼電器吸和。移動家具平臺處于工作狀態(tài)，小車自動運行至設(shè)定位置。

3 軟件部分的編寫

整個設(shè)計使用C語言編寫，該語言結(jié)構(gòu)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(xiàn)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(shù)調(diào)用。程序包括主程序、延時程序、前進子程序、后退子程序、左轉(zhuǎn)子程序、后退中的左轉(zhuǎn)子程序、后退中的右轉(zhuǎn)子程序、后退中的右轉(zhuǎn)子程序、停止子程序。

4 結(jié)束語

本設(shè)計利用前人的循跡技術(shù)，對整個移動家具平臺進行設(shè)計，實現(xiàn)了設(shè)計目標(biāo)，小車能夠在來電、無線召喚時實現(xiàn)前進中的左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)。當(dāng)操作遙控器時小車可以在后退過程中實現(xiàn)左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)。能夠在預(yù)設(shè)位置停下。

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作者簡介

朱緒東，學(xué)習(xí)方向嵌入式應(yīng)用。

作者單位

云南大學(xué)信息學(xué)院 云南省昆明市 650000