【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，只有在這個時候， P0 口才處于兩個開關管 推挽狀態(tài)，當兩個開關管都關閉時，才會出現(xiàn)高阻狀態(tài)。當 P0 口用于一般 I/O口時，內(nèi)部接 VCC 的那個開關管是與引腳（端口）脫離聯(lián)系的，這個時候，只有拉地的那個開關管起作用， 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 10K 說的 排阻 。 I/O 口如圖 24。 基于單片機的掃 地機的設計 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器人機身前方是否處于懸空狀態(tài)，當出于懸空狀態(tài)時，防跌落電路會發(fā)出一個低電平給 CPU,CPU 做出相應的動作來控制兩個輪子的電機，使機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)在當比較器改變狀態(tài)時，輸出電壓過渡的間隙，電源加旁路濾波并不能解決這個問題，標準 PC 板的設計對減小輸入 — 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，而且增加甚至很小的正反饋量 (滯回 ~10mV)能導致快速轉換，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 — 輸出在很短的轉換周期內(nèi)振蕩，如果輸入信號是脈 沖波形，并且上升和下降時間相當快 ,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)絡確立了其靜態(tài)電流與電源電壓范圍 ~30V 無關。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。保護部分必須能阻止輸入 簡易掃地機的設計 9 電壓向負端超過 。 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。此輸出能作為一個簡單的對地 SPS 開路 (當不 用負載電阻沒被運用 )，輸出部分的陷電流被可能得到的驅(qū)動和器件的β值所限制。當達到極限電流 (16mA)時，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。當負載電流很小時，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管和基準電壓信號之間的關系。 當光電對管處于懸空狀態(tài)時，接收管上的阻值加大，此時 R28 上的電壓低于基準電壓，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。 當光電對管處于非懸空狀態(tài)時，接 收管上的阻值降低，此時 R28 上的電壓高于基準電壓，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 基于單片機的掃 地機的設計 10 防撞落電路 防撞電路作為掃地機器人的眼睛，用于檢測前方是否有障礙物，當前方有障礙物時，相應的探頭所連接的電路會發(fā)出一個低電平信號給 CPU， CPU 做出相應的動作來控制兩個輪子的電機，使機身始終不撞向障礙物。 當紅外線對管前方無障礙時，紅外線接收管上的阻值加大，此時 R27 上 的電壓低于基準電壓，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。 當紅外線對管處于有障礙時，紅外線接收管上的阻值降低，此時 R28 上的電壓高于基準電壓，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。 當電池充滿電后，過充電路會向 CPU 發(fā)出一個高電平，提醒 CPU 電池已經(jīng)充滿電，應停止 充電。 當電池電壓不足時，過放電路會向 CPU 發(fā)出一個高電平，提醒 CPU 電池已經(jīng)欠壓，需要充電。 R41 與 D4 構成 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 ，因此設置過充電壓為 14V，過放電壓設置為11V。電壓檢測電路如圖 27。 簡易掃地機的設計 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。 當掃地機器人上的紅外線接收頭接收到充電座發(fā)出的紅外信號后，向 CPU發(fā)出信號，CPU 控制電機，調(diào)節(jié)機身位置，進入充 電區(qū)。 當掃地機器人與充電座連接后，會產(chǎn)生一個信號提示 CPU 以開始充電。 電池充電電路設計 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。 當掃地機器人處于欠壓狀態(tài)時，機身經(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，此接收管所在的電路向 CPU 發(fā)出一個高電平， CUP 產(chǎn)生相應的動作。 當 4個接受管都接到紅外信號后，表明機身與充電座處于垂直狀態(tài)，掃地機開始向前前進。 當充電觸電與充電座接觸后，會產(chǎn)生一個低電平信號，發(fā)送給 CPU 掃地機已經(jīng)充電位置，關閉所有電機，進入充電狀態(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 基于單片機的掃 地機的設計 12 電機驅(qū)動電路 電機驅(qū)動電路用于驅(qū)動兩路減速電機的正反轉、兩路邊刷和一個吸塵器風機 。 1） 輪胎減速電機的選擇 本掃地機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 500 克的負載。電機如圖 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 空載轉速 4600177。 10% 9800177。 10% 11000177。 10% 14800177。 10% 負載電流 ≤ 150MA ≤ 160MA ≤ 180MA ≤ 200MA 負載轉速 90轉 /分 190轉 /分 230轉 /分 300轉 /分 扭矩 表 21 減速電機參數(shù) 2） 邊刷電機的選擇 邊刷電機用于帶動邊刷，將掃地機四周的灰塵聚攏至吸塵口，并不需要多大的負載能力，因此選擇了一款微型減速電機。電壓范圍： DC3V5V；轉速 80130 轉 /分鐘。電機實物如圖 210 所示。 圖 210 簡易掃地機的設計 13 3)吸塵器電機的選擇 吸塵器電機需要較大的功率， 5V 電壓無法帶動較大的功率，因此選擇 12V,為吸塵器電機的工作電壓。經(jīng)查找資料后最終選擇 的渦輪離心電機。電機實物圖如圖 211 所示。 圖 211 L9110 是為控制和驅(qū)動電機設計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，整機可靠性提高。該芯片有兩個 TTL/CMOS 兼容電平的輸入，具有良好的抗干擾性；兩個輸出端能直接