【文章內(nèi)容簡介】 P0 口是雙向指的是它被用作地址 /數(shù)據(jù)端口時(shí)，只有在這個(gè)時(shí)候， P0 口才處于兩個(gè)開關(guān)管 推挽狀態(tài)，當(dāng)兩個(gè)開關(guān)管都關(guān)閉時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)高阻狀態(tài)。當(dāng) P0 口用于一般 I/O口時(shí)，內(nèi)部接 VCC 的那個(gè)開關(guān)管是與引腳（端口）脫離聯(lián)系的，這個(gè)時(shí)候，只有拉地的那個(gè)開關(guān)管起作用， P0 口作為輸出，是必須外接上拉電阻的，不然就無法輸出高電平。 因此 在 P0 口上 加上一個(gè) 10K 說的 排阻 。 I/O 口如圖 24。 基于單片機(jī)的掃 地機(jī)的設(shè)計(jì) 8 E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 1 01P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10V C C40G N D20U6S T C 8 9 C 5 2Y11 2 MC 1 03 0 PC 1 13 0 PX1X2X1 X2R S TC91 0 u FR 1 11 0 K5VR S T5V1A1B2A2BB S 1B S 2FJF D 1F D 2F D 3F Z 1F Z 2F Z 35V123456789J 1 45VC3C2DYF Z 4F Z 5F Z 6C D 1C D 2C D 3C D 4D Y 2圖 24總控制電路 防跌落電路 防跌落電路用于檢測掃地機(jī)器人機(jī)身前方是否處于懸空狀態(tài)，當(dāng)出于懸空狀態(tài)時(shí)，防跌落電路會(huì)發(fā)出一個(gè)低電平給 CPU,CPU 做出相應(yīng)的動(dòng)作來控制兩個(gè)輪子的電機(jī)，使機(jī)身始終處于非懸空狀態(tài)。 LM393/339 是高增益 ,寬頻帶器件，像大多數(shù)比較器一樣 ,如果輸出端到輸入端有寄生電容而產(chǎn)生耦合，則很容易產(chǎn)生振蕩。這種現(xiàn)象僅僅出現(xiàn)在當(dāng)比較器改變狀態(tài)時(shí)，輸出電壓過渡的間隙，電源加旁路濾波并不能解決這個(gè)問題，標(biāo)準(zhǔn) PC 板的設(shè)計(jì)對(duì)減小輸入 — 輸出寄生電容耦合是有助的。減小輸入電阻至小于 10K 將減小反饋信號(hào)，而且增加甚至很小的正反饋量 (滯回 ~10mV)能導(dǎo)致快速轉(zhuǎn)換，使得不可能產(chǎn)生由于寄生電容引起的振蕩。除非利用滯后 ,否則直接插入 IC 并在引腳上加上電阻將引起輸入 — 輸出在很短的轉(zhuǎn)換周期內(nèi)振蕩，如果輸入信號(hào)是脈 沖波形，并且上升和下降時(shí)間相當(dāng)快 ,則滯回將不需要。比較器的所有沒有用的引腳必須接地。 LM393/339 偏置網(wǎng)絡(luò)確立了其靜態(tài)電流與電源電壓范圍 ~30V 無關(guān)。通常電源不需要加旁路電容。差分輸入電壓可以大于 VCC 并不損壞器件。保護(hù)部分必須能阻止輸入 簡易掃地機(jī)的設(shè)計(jì) 9 電壓向負(fù)端超過 。 LM393/339 的輸出部分是集電極開路，發(fā)射極接地的 NPN 輸出晶體管，可以用多集電極輸出提供。輸出負(fù)載電阻能銜接在可允許電源電壓范圍內(nèi)的任何電源電壓上 ,不受 VCC 端電壓值的限制。此輸出能作為一個(gè)簡單的對(duì)地 SPS 開路 (當(dāng)不 用負(fù)載電阻沒被運(yùn)用 )，輸出部分的陷電流被可能得到的驅(qū)動(dòng)和器件的β值所限制。當(dāng)達(dá)到極限電流 (16mA)時(shí)，輸出晶體管將退出而且輸出電壓將很快上升。輸出飽和電壓被輸出晶體管大約 60ohm 的γ SAT 限制。當(dāng)負(fù)載電流很小時(shí)，輸出晶體管的低失調(diào)電壓 (約 )允許輸出箝位在零電平。 本電路采用電壓比較器來比較光電對(duì)管和基準(zhǔn)電壓信號(hào)之間的關(guān)系。 當(dāng)光電對(duì)管處于懸空狀態(tài)時(shí)，接收管上的阻值加大，此時(shí) R28 上的電壓低于基準(zhǔn)電壓，電壓比較器反向輸入端電壓高于同向輸入端，因此輸出高電平。 當(dāng)光電對(duì)管處于非懸空狀態(tài)時(shí)，接 收管上的阻值降低，此時(shí) R28 上的電壓高于基準(zhǔn)電壓，電壓比較器反向輸入端電壓低于同向輸入端，因此輸出低電平。 調(diào)節(jié)電位器 R3 R3 R38 改變參考電壓，可調(diào)節(jié)光電電頭探測 的距離 。防跌落電路如圖 25。 R 3 75 0 K5VR91 0 kR 1 91kR 3 14 7 kR 2 54 7 0R 3 45 0 K5VR61 0 kR 1 51kR 2 84 7 kR 2 24 7 0542312U 3 AL M 3 3 9761U 3 BL M 3 3 9F D 1F D 21 2 3J 1 01 2 3J 1 1R 3 85 0 K5VR 1 01 0 kR 2 01kR 3 24 7 kR 2 64 7 09814U 3 CL M 3 3 9F D 31 2 3J 1 3 U1VCC123J1VCC 圖 25防跌落電路 基于單片機(jī)的掃 地機(jī)的設(shè)計(jì) 10 防撞落電路 防撞電路作為掃地機(jī)器人的眼睛，用于檢測前方是否有障礙物，當(dāng)前方有障礙物時(shí)，相應(yīng)的探頭所連接的電路會(huì)發(fā)出一個(gè)低電平信號(hào)給 CPU， CPU 做出相應(yīng)的動(dòng)作來控制兩個(gè)輪子的電機(jī)，使機(jī)身始終不撞向障礙物。 當(dāng)紅外線對(duì)管前方無障礙時(shí)，紅外線接收管上的阻值加大，此時(shí) R27 上 的電壓低于基準(zhǔn)電壓，電壓比較器反向輸入端電壓高于同向輸入端，因此輸出高電平。 當(dāng)紅外線對(duì)管處于有障礙時(shí)，紅外線接收管上的阻值降低，此時(shí) R28 上的電壓高于基準(zhǔn)電壓，電壓比較器反向輸入端電壓低于同向輸入端，因此輸出低電平。 調(diào)節(jié)電位器 R3 R3 R3 R R R9 改變參考電壓，可探測距離。防撞電路如圖 26。 R85 0 KR 1 11 0 kR 1 41kR54 7 kR24 7 0R75 0 KR 1 01 0 kR 1 31kR44 7 kR14 7 0542312U 1 AL M 3 3 9761U 1 BL M 3 3 91 2 3J11 2 3J2R95 0 KR 1 21 0 kR 1 51kR64 7 kR34 7 09814U 1 CL M 3 3 91 2 3J312345J4C O N 5V C CV C CV C CV C C R 3 55 0 K5VR71 0 kR 1 71kR 2 94 7 kR 2 34 7 0R 3 35 0 K5VR51 0 kR 1 41kR 2 74 7 kR 2 14 7 0542312U 2 AL M 3 3 9761U 2 BL M 3 3 9F Z 1F Z 21 2 3J81 2 3J9R 3 65 0 K5VR81 0 kR 1 81kR 3 04 7 kR 2 44 7 09814U 2 CL M 3 3 9F Z 31 2 3J 1 2 D2D1LED123J2 圖 26防撞電路 電源電壓檢測電路 電源電壓檢測電路用于監(jiān)測電池電壓，防止電池過充和過放。 當(dāng)電池充滿電后，過充電路會(huì)向 CPU 發(fā)出一個(gè)高電平，提醒 CPU 電池已經(jīng)充滿電，應(yīng)停止 充電。 當(dāng)電池電壓不足時(shí)，過放電路會(huì)向 CPU 發(fā)出一個(gè)高電平，提醒 CPU 電池已經(jīng)欠壓，需要充電。 R41 與 D4 構(gòu)成 的參考電壓，調(diào)節(jié) R43 可改變過充電壓，調(diào)節(jié) R42 可改變過放電壓。 每節(jié)鎳鎘電池充滿電后電壓為 ，因此設(shè)置過充電壓為 14V，過放電壓設(shè)置為11V。電壓檢測電路如圖 27。 簡易掃地機(jī)的設(shè)計(jì) 11 R41BAT+VREFR4250KT1567U1BLM393VREFT1R410KR131K5VR4350KT232184U1ALM393T2R310KR121K5VC2C3 圖 27電壓檢測電路 電池充電 電路 電池充電電路用于檢測充電座的位置和充電提示。 當(dāng)掃地機(jī)器人上的紅外線接收頭接收到充電座發(fā)出的紅外信號(hào)后，向 CPU發(fā)出信號(hào)，CPU 控制電機(jī)，調(diào)節(jié)機(jī)身位置，進(jìn)入充 電區(qū)。 當(dāng)掃地機(jī)器人與充電座連接后，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)提示 CPU 以開始充電。 電池充電電路設(shè)計(jì) Q Q Q Q4 為紅外接收頭，用于接受充電座發(fā)出的紅外信號(hào)。 當(dāng)掃地機(jī)器人處于欠壓狀態(tài)時(shí)，機(jī)身經(jīng)過充電座，紅外線接收管接收到充電座發(fā)出的紅外信號(hào)，此接收管所在的電路向 CPU 發(fā)出一個(gè)高電平， CUP 產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作。 當(dāng) 4個(gè)接受管都接到紅外信號(hào)后，表明機(jī)身與充電座處于垂直狀態(tài)，掃地機(jī)開始向前前進(jìn)。 當(dāng)充電觸電與充電座接觸后，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)低電平信號(hào)，發(fā)送給 CPU 掃地機(jī)已經(jīng)充電位置，關(guān)閉所有電機(jī)，進(jìn)入充電狀態(tài)。 防撞電路電路如圖 28。 圖 28 防撞電路 R6 50KR1010kR141kR2 47kR5 50KR9 10kR131kR1 47k5 42312U1ALM3397 61U1BLM339R7 50KR1110kR151kR3 47k9 814U1CLM339VCCVCCVCCVCCR8 50KR1210kR161kR4 47k11 1013U1DLM339VCC1 2 3 4 5 6J1 CON6VCC1 2J3 CON212J4 CON2R1810KQ1 S8050R1710KD1 5.1VR191K1 2 3 4 5 6 7J2 CON7F1 2AD2 IN4007R2010Q1 Q2 Q3 Q412345J1 基于單片機(jī)的掃 地機(jī)的設(shè)計(jì) 12 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路用于驅(qū)動(dòng)兩路減速電機(jī)的正反轉(zhuǎn)、兩路邊刷和一個(gè)吸塵器風(fēng)機(jī) 。 1） 輪胎減速電機(jī)的選擇 本掃地機(jī)器人使用了智能小車專用減速電力，減速比為 48： 1可以帶動(dòng) 500 克的負(fù)載。電機(jī)如圖 29所示，具體參數(shù)如表 21。 圖 29 額定電壓 3V 6V 9V 空載電流 ≤ 90MA ≤ 100MA ≤ 110 ≤ 120MA 空載轉(zhuǎn)速 4600177。 10% 9800177。 10% 11000177。 10% 14800177。 10% 負(fù)載電流 ≤ 150MA ≤ 160MA ≤ 180MA ≤ 200MA 負(fù)載轉(zhuǎn)速 90轉(zhuǎn) /分 190轉(zhuǎn) /分 230轉(zhuǎn) /分 300轉(zhuǎn) /分 扭矩 表 21 減速電機(jī)參數(shù) 2） 邊刷電機(jī)的選擇 邊刷電機(jī)用于帶動(dòng)邊刷，將掃地機(jī)四周的灰塵聚攏至吸塵口，并不需要多大的負(fù)載能力，因此選擇了一款微型減速電機(jī)。電壓范圍： DC3V5V；轉(zhuǎn)速 80130 轉(zhuǎn) /分鐘。電機(jī)實(shí)物如圖 210 所示。 圖 210 簡易掃地機(jī)的設(shè)計(jì) 13 3)吸塵器電機(jī)的選擇 吸塵器電機(jī)需要較大的功率， 5V 電壓無法帶動(dòng)較大的功率，因此選擇 12V,為吸塵器電機(jī)的工作電壓。經(jīng)查找資料后最終選擇 的渦輪離心電機(jī)。電機(jī)實(shí)物圖如圖 211 所示。 圖 211 L9110 是為控制和驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)計(jì)的兩通道推挽式功率放大專用集成電路器件，將分立電路集成在單片 IC 之中，使外圍器件成本降低，整機(jī)可靠性提高。該芯片有兩個(gè) TTL/CMOS 兼容電平的輸入，具有良好的抗干擾性；兩個(gè)輸出端能直接