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    摘要：本文主要设计并制作一个简易的扫地机器人，该机器人具有自动清扫、电压检测、防撞（避障）、路径规划的功能。本文介绍了扫地机器人系统的总体设计方案，主要有主控电路、避障电路、电压检测电路，其实质是基于嵌入式开发的设计，是由内核为ARM-CortexM4的STM32F4进行控制，搭载了超声波测距模块和磁感应模块，用于对外界环境的检测以及完成避障功能。两台带有旋转编码器的电机作为机器人的运动机构，电机速度闭环PID控制，电机驱动采用国际整流器公司的IR2104和MOS管全桥（H桥）的方案。该机器人采用STM32F407作为主控板，407开发板具有接口丰富、设计灵活、资源充足、人性化设计等特点，在市场上具有很好的应用前景。52700

    毕业论文关键词： 扫地机器人，STM32F4，超声波测距，MOS管全桥，PID离散化算法

    The Design of Cleaning Robot

    Abstact:This paper mainly discusses the design and fabrication of cleaning robot,.This cleaning robot has many functions which includes automatic cleaning, Voltage detection, Avoidance, and route-planning . This article describes the overall design of sweeping robot system, and its essence is the development of embedded designs based on the kernel for the ARM-CortexM4 of STM32F4 control, equipped with a magnetic induction and ultrasonic ranging module and an infrared sensor for the external environment testing. Two motors with rotary encoder as a robot motion mechanism, motor speed closed-loop PID control, motor drive with International Rectifier's IR2104 and MOS transistor full-bridge (H-bridge) solutions. The robot uses STM32F407 as the main control board, 407 board has a rich interface design flexibility, adequate resources, user-friendly design features, has good prospects in the market.

    KeyWords:cleaning robot;STM32F4;Ultrasonic Ranging;MOS transistor full-bridge;Discrete PID algorithm

    目  录

    第1章 绪论 1

    1.1 前言 1

    1.2 课题的目的和意义 1

    1.3 国内外发展状况 2

    第2章 扫地机器人的硬件模块选择 3

    2.1 硬件方案选择 3

    2.1.1 电机驱动模块选择 3

    2.1.2 电池与电源模块选择 4

    2.1.3 主控芯片的选择： 6

    2.1.4 测距传感器的选择： 6

    2.2 HC-SR04超声波传感器: 7

    2.3 超声波传感器工作时序波形图： 9

    第3章 扫地机器人的硬件电路设计 11

    3.1全桥的辅助接口电路 11

    3.2 mos全桥驱动电路： 13

    3.3电源电压检测电路： 14

    3.5 主控芯片STM32F407简介 15

    3.6 STM32F4的输入捕获 18

    3.7 扫地机硬件图： 21

    第4章 控制算法 22

    4.1 电机的速度闭环PID控制 22

    4.1.1数字PID控制器： 22

    4.1.2  过程控制： 23

    4.1.3  常用控制方法： 23

    4.2 PID算法的数字实现 24

    4.3  离散化PID控制的实现

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