基于单片机的清洁机器人自主乘梯系统研究：设计与实现.docx

基于单片机的清洁机器人自主乘梯系统研究：设计与实现

目录

一、内容概括．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.2国内外研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

1.2.1国外研究进展．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

1.2.2国内研究进展．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11

1.3研究内容与目标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

1.4研究方法与技术路线．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

1.5论文结构安排．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

二、系统总体方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

2.1系统设计目标与需求分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

2.2系统总体架构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

2.2.1硬件架构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

2.2.2软件架构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

2.3关键技术选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22

2.3.1主控芯片选型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26

2.3.2传感器技术选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29

2.3.3电机驱动技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31

2.3.4通信技术选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32

2.4系统功能模块划分．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33

三、硬件系统设计与实现．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34

3.1主控单元设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36

3.1.1微控制器选型与介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38

3.1.2最小系统设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．39

3.2传感器模块设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41

3.2.1楼梯检测传感器选型与电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42

3.2.2环境感知传感器设计与接口．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43

3.2.3定位与导航传感器设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．45

3.3执行机构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．46

3.3.1驱动电机选型与控制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．47

3.3.2步进电机驱动电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．49

3.3.3机械结构设计与优化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50

3.4通信模块设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52

3.4.1无线通信模块选型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53

3.4.2通信协议设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．56

3.5电源管理模块设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．57

3.5.1电源方案选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．58

3.5.2电源电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．