【正文】 部結構框圖如圖 ，具有以下主要性能特點：由圖可知 該芯片具有以下主要性能特點： (1)復位輸出。 MRV C CG N DP F IWDOR E S E TI M P 8 1 3 LW D IPFO 圖 IMP813L 芯片 17 (2)看門狗電路輸出。 (3)手動復位輸入，低電平有效，即第 1 腳輸入一個低電平，則第 7 腳產(chǎn)生復位輸出。當?shù)?4 腳電壓低于 時，第 5 腳輸出一個低電平信號。圖中單片機以 AT89C51 為例， IMP813L的第 1 腳與第 8 腳相連。在軟件設計中， 不斷輸出脈沖信號，如果因某種原因單片機進入死循環(huán)，則 無脈沖輸出。另外，當電源電壓低于門限值 時， IMP813L 也產(chǎn)生復位輸出，使單片機處于復位狀態(tài)，不執(zhí)行任何指令，直至電源電壓恢復正常，可有效防止因電源電壓較低時單片機產(chǎn)生錯誤的動作。當 PFI 低于 1． 25V時，電源故障輸出腳第 5 腳 PF0 變低，可引起 AT89C51 中斷，進行電源故障處理，或?qū)⒅匾獢?shù)據(jù)保存下來。 R 1R 2+ V 5手 動P F 1V C CMRPFOW D 1R E S E TG N DWD OP 1 . 4I N T 1A T 8 9 C 5 1P 1 . 9被 檢 測 的 電 源I M P 8 1 3 L 圖 IMP813L 的典型應用電路 18 IMP813L 是一體積小、功耗低、性價比高的帶看門狗和電源監(jiān)控功能的復位芯片；它使用簡單、方便，它所提供的復位信號為高電平，因而是應用于復位信號為高電平場合的單片機系統(tǒng)的理想芯片 。這里采用 2 行 16 個字的 DM162 液晶模塊，通過與單片機連接，編程，完成顯示時間及清掃機行進速度的功能。如靜態(tài)的顯示，還是動態(tài)的左移或者右移顯示。因此，在使用之前先確定使用的目的，選擇好顯示的方式，當然得找出相應的顯示字符的字符 代碼及在 DM162 液晶顯示模塊的相應顯示位置的 RAM 地址。在使用的過程中，還得注意的一點是，可能是顯示驅(qū)動電壓的不穩(wěn)定性，或者是由于驅(qū)動電壓的過高，會形成一種 “ 鬼影 ” 的現(xiàn)象，因此需要手動對 10K 的電位器進行對比度調(diào)整以達到顯示的良好效果。它由以下幾個部件組成：單片機 AT89C5 液晶字符顯示部件 DM16電源供電部分。 20 4 智能掃地機的設計 自動充電系統(tǒng) 自動充電是用對接充電來實現(xiàn)的，對接充電過程主要用了紅外信號，在智能吸塵機器人的左側和后面都有紅外接收器，發(fā)射傳感器則安裝在充電座上，對接充電對掃地機是非常重要的，因為機器人自帶的充電電池電量有限，不一定能保證完成清掃工作，這就需要機器人能自動對接充電。一般掃地機器人按右手法則尋找充電座，所以在掃地機器 人貼墻的一側（選左側）和后部各裝有一個紅外接收傳感器，當側面的一側在貼邊過程中收到紅外信號時，掃地機器人順時針旋轉 90 度，并沿著紅外光路靠近充電座，同時檢測充電座充電電壓即可確定是否已經(jīng)對接上。在具體電路中，由于單片機使用 5V弱電，而電機的驅(qū)動電壓為 12V 或者更高，考慮到單片機會受到驅(qū)動部分的干擾，因此采用了光電耦合器 TLP521，把控制部分和驅(qū)動部分隔離開來。驅(qū)動器保護電路由 8 個高速大電流肖恩特二極管 1N5822（圖中 D1~D8）組成，用來消除電機在起停、制動及換向時產(chǎn)生的反電勢。 按照圖 所示電路，系統(tǒng)工作時，單片機 P1 口輸出的控制信號經(jīng)過驅(qū)動器芯片74HC245 和光電耦合器之后輸入電機驅(qū)動芯片 L298N，控制電機動作。 總體軟件流程 總流程圖如圖 所示，是整個清掃機運行過程的流程圖。 (1) 首先，啟動清掃機電源，使各模塊持續(xù)供電。此 過程通過軟件編程控制液晶顯示系統(tǒng)及驅(qū)動系統(tǒng)向單片機控制系統(tǒng)反饋實現(xiàn)。本過程主要是通過單片機控制各傳感器初 始 化 并 開 中 斷開 始收 到 前 進 命 令 ？啟 動 各 電 路 模 塊啟 動 驅(qū) 動 系 統(tǒng)前 進遇 到 障 礙 ？啟 動 清 掃 和 避 障 系 統(tǒng)結 束NYNY 圖 總流程圖 22 及傳感器向單片機反饋來實現(xiàn)。 (3) 當接收到前進指令時，啟動驅(qū)動系統(tǒng)。 紅外遙控系統(tǒng)流程 發(fā)射電路主程序的流程圖如圖 所 示主程序中設置串口工作方式 1 和定時器 T1方式 2 是為了發(fā)射按鍵代碼時產(chǎn)生 2021b/s 的波特率；定時器 T0 工作方式 2 是用來在 引腳上輸出 38kHz 的載波信號。 1 min 之內(nèi)無按鍵，則遙控器進入低功耗狀態(tài)。外部中斷 0 的中斷程序用于判斷按鍵并發(fā)射按鍵代碼，同時還包括按鍵去抖動和檢查設置相關標志位。然后檢測 GPIO 有沒有啟動信號 ,檢測到啟動信號后 ,從另一個 GPIO初 始 化有 自 動 信 號 ？直 流 電 機 上 電數(shù) 據(jù) 送 至 單 片 機數(shù) 據(jù) 處 理數(shù) 據(jù) 采 集結 束NY 圖 驅(qū)動系統(tǒng)流程 24 發(fā)出控制信號給直流電機加電。對輸出脈沖信號的數(shù)據(jù)進行 FFT 變換 ,求出基波的頻率 ,再根據(jù)電機的具體型號乘以一個系數(shù)得到電機的轉速。軟件流程如圖 所示。 (1)紅外 光電 傳感器的紅外發(fā)光管發(fā)射紅外光，光波在遇到障礙物后反射，被紅外接收管接收，產(chǎn)生一個與光強相對應的電流，電流經(jīng) LM358 組成的兩極放大電路放大后，輸出一個模擬電壓，經(jīng) A/D 轉換后輸入單片機。若可清掃則由單片機向清掃機械電機發(fā)出清掃指令，執(zhí)行清掃命令，完成清掃后繼續(xù)等待紅外傳感器接收信號。 (4)判斷墻角累加次數(shù)的奇偶，若為奇數(shù)則通過控制電機調(diào)速模塊來控制左右輪速度，控制清掃機行進方向，使其左后轉行進。 26 結論 本課題設計結合機器人控制原理，使用機器人開發(fā)平臺，對智能清掃機各部分系統(tǒng)分別作了 具體 分析。由于單片機是整個智能 掃地 機的運算處理中心 ,又是控制中心 ,是最重要 的器件，控制所有模塊，所以 對其進行了嚴格 挑選。其他電路模塊均在考慮靈敏度高、精度適當、工作穩(wěn)定、可靠性好、經(jīng)濟實惠等原則的基礎上進行了選取。并且掌握了直流驅(qū)動電路及 PWM 調(diào)速電路的工作原理。 按照論證方案，在完成智能 掃地 機硬件電路的研制及控制程序的設計后，經(jīng)過一段時間的調(diào)試，系統(tǒng)各部分運轉基本正常。但其智能化程度還遠遠不夠。 27 參考文獻 [1]譚定忠，王啟明，李金山，李林 .清潔機器人研究發(fā)展現(xiàn)狀 [M]. 2021 [2]邢敏，蒙梅，劉任平 .JP cleaner 型清潔機器人控制系統(tǒng)設計 [M].2021 [3]王以倫，鄧寶林，王洪濤，馮晨 .清潔機器人的自動避障控制系統(tǒng) [M].2021 [4]石為人，周學益 .室內(nèi)清潔機器人避障路徑規(guī)劃研究 [M].2021 [5]譚定忠，王啟明，孔凡凱 .主動移動清潔機器人運動學性能研究 [M].2021 [6]時尚預言 .自動裝置造就“懶漢時代” [J].2021 [7], Mapping for Mobile Robot Obstacle Avoidance[J].IEEE Trans. Robotics and Automation,1991, 7(3)： 278288 [8]Sewan Cleaning Robot:Roboking System Integration and Overview[A]:Proceedings of the 2021 IEEE International Conference on Robotics 8 Automation New Orleans,2021,4:44374441 [9]JosephL， [M].AKPeter， 1999. [10] Brian reach the home floor [J].Industrial Robot ,2021,28 (1):2728 28 致謝 在作此次畢業(yè)設計的過程中，本 人得到了 老師的精心指導，正是因為老師不斷的提供大量的資料來源，不僅為我設計出該 智能掃地機 提供了大量的知識貯備，而且使我學會了從大量的資料中選擇出自己需要的東西。