基于單片機(jī)的掃地機(jī)器人的設(shè)計(jì)（簡(jiǎn)易掃地機(jī)的設(shè)計(jì)）

《基于單片機(jī)的掃地機(jī)器人的設(shè)計(jì)（簡(jiǎn)易掃地機(jī)的設(shè)計(jì)）》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《基于單片機(jī)的掃地機(jī)器人的設(shè)計(jì)（簡(jiǎn)易掃地機(jī)的設(shè)計(jì)）（43頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

畢業(yè)設(shè)計(jì)題 目： 基于單片機(jī)的掃地機(jī)器人的設(shè)計(jì)副 標(biāo) 題：學(xué) 生 姓 名：所在系、專業(yè)： 班 級(jí)：指 導(dǎo) 教 師：日 期：AbstractI摘 要本文主要設(shè)計(jì)并制作一個(gè)簡(jiǎn)易掃地機(jī)器人。本掃地機(jī)器人具有自動(dòng)清掃、自動(dòng)充電、防撞、防跌落的功能。本文介紹了掃地機(jī)器人系統(tǒng)的總體的設(shè)計(jì)方案，它主要由MCU 主控電路、防撞電路、防跌落電路、電壓檢測(cè)電路、穩(wěn)壓電路和充電位檢測(cè)電路組成。它 完 全 解 放 了 人 民 的 雙 手 ， 能 夠 全 自 動(dòng) 的 完 成 清 掃 工 作 ， 當(dāng) 電 量 不 足 時(shí) ， 自 動(dòng)尋 到 充 電 座 ， 進(jìn) 行 充 電 ， 充 滿 后 繼 續(xù) 工 作 本機(jī)采用 stc89c52 單片機(jī)為核心控制器件，雖然它的是一個(gè)入門級(jí)的單片機(jī)，但成本低，效率高，編寫程序簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在市場(chǎng)上還是有很好的應(yīng)用前景。關(guān)鍵字：掃地機(jī)器人；壁障；stc89c52 單片機(jī)摘要IIAbstractIn this paper, the design and implementation of a simple cleaning robot. The sweeping robot with automatic cleaning, automatic charging, anti-collision, anti drop function. This paper introduces the design scheme of the overall cleaning robot system, which mainly consists of MCU main control circuit, protection circuit, fall protection circuit, voltage detection circuit, voltage stabilizing circuit and a charging position detection circuit. It is completely liberated people's hands, and can automatically complete the cleaning work, when electricity shortage, automatically find charging, charging, full continue to work the machine adopts STC89C52 microcontroller as the core control device, although it is an entry-level microcontroller, but low cost, high efficiency advantages, writing the program is simple, and has good application prospect in the market.Keywords：Sweeping robot，barrier, STC89C52目 錄III目 錄摘 要 .IAbstractII目 錄 .III1、概述 11.1 國(guó)內(nèi)產(chǎn)品研究背景 11.2 研究的目的和意義 11.3 課題的要內(nèi)容 11.3.1 掃地機(jī)器人功能 11.3.2 性能指標(biāo) 21.3.3 論文的主要內(nèi)容 22、電路設(shè)計(jì)、理論分析與計(jì)算 32.1 電源電路設(shè)計(jì) 32.1.1 電路原理 32.2 總控制電路 42.2.1 STC89C52 單片機(jī)簡(jiǎn)介 .42.2.2 總控制電路的設(shè)計(jì) 62.3 防跌落電路 82.4 防撞落電路 .102.5 電源電壓檢測(cè)電路 .102.6 電池充電電路 .112.6.1 電池充電電路設(shè)計(jì) .112.7 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 .122.7.1 電機(jī)的選擇 .122.7.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) .133、PCB 板的設(shè)計(jì)與制作 .163.1 PCB 板的設(shè)計(jì) .163.2 PCB 板的制作 .174、電路焊接與調(diào)試 .204.1 電路焊接 .204.2 防撞電路的調(diào)試 .204.3 防跌電路的調(diào)試 .205、系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì) .215.1 C 語言與匯編語言的優(yōu)缺點(diǎn) .215.2 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) .215.2.1 程序的初始化 .215.2.2 主程序的設(shè)計(jì) .215.2.3 防撞程序的設(shè)計(jì) .225.2.3 防跌落程序的設(shè)計(jì) .235.2.4 充電尋跡程序的設(shè)計(jì) .246、外殼制作 .266.1 有機(jī)玻璃的特性 .266.1 底板制作 .266.2 邊框制作 .276.3 儲(chǔ)灰盒制作 .287、整機(jī)調(diào)試與功能介紹 .297.1 存在的問題與解決方案 297.2 系統(tǒng)缺陷 307.2.1 傳感器缺陷 .307.2.2 電池缺陷 .307.2.3 吸塵器功率缺陷 .30目錄IV7.3 功能說明 .308、總結(jié) .31致 謝 32參考文獻(xiàn) 33附 錄 3411、概述1.1 國(guó)內(nèi)產(chǎn)品研究背景在國(guó)內(nèi)的一些大學(xué)、如哈爾濱工業(yè)大學(xué)、華南理工大學(xué)、上海交通大學(xué)等單位也對(duì)清潔機(jī)器人進(jìn)行了大量的研究并取得了一成果，對(duì)清掃機(jī)器人相關(guān)技術(shù)如機(jī)器感知、機(jī)器人導(dǎo)航和定位與路徑規(guī)劃、機(jī)器人控制、電源與電源管理、動(dòng)力 驅(qū)動(dòng)等技術(shù)的研究則更多，這些都為清潔機(jī)器人的研究開發(fā)和推廣奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)于 90 年代開始致力于這方面的亞久，與香港中文大學(xué)合作，聯(lián)合研制開發(fā)出一種全方位移動(dòng)清掃機(jī)器人。該機(jī)器人具有如下特點(diǎn)：采用全放位移動(dòng)技術(shù)，使機(jī)器人可執(zhí)行對(duì)狹窄區(qū)域等死區(qū)的清掃任務(wù)；采用開放式機(jī)器人鉸制結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)硬件可擴(kuò)展，軟件可移植、可繼承，使機(jī)器人作為服務(wù)載體具有更好的功能適應(yīng)性；在擁擠環(huán)境下的實(shí)時(shí)避障功能能更好地適應(yīng)不斷變化的清掃工作環(huán)境；遙控操作和自主運(yùn)動(dòng)兩種運(yùn)動(dòng)方式；吸塵機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)吸塵腔路的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，提高了吸塵效率。浙江大學(xué)l999 年初在浙江大學(xué)機(jī)械電子研究所開始進(jìn)行智能吸塵機(jī)器人的研究，兩年后設(shè)計(jì)成功國(guó)內(nèi)第一個(gè)左右初步朱能的自主吸塵機(jī)器人，這種智能吸塵機(jī)器人工作時(shí)，首先進(jìn)行環(huán)境學(xué)習(xí)；利用超聲波傳感器測(cè)距，與墻保持一定距離行走， 在清潔這角落的同時(shí)獲得房間的尺寸信息，從而決定清掃時(shí)間；之后，利用隨機(jī)和局部遍歷規(guī)劃相結(jié)合的策略產(chǎn)生高效的清掃路徑；清掃結(jié)束以后，自行回到充電座補(bǔ)充電力。吸塵機(jī)器人在 5.5×3.5m2 的實(shí)際家庭環(huán)境中，工作 10 分鐘可以達(dá)到 90％以上的覆蓋率。更大房間的清掃試驗(yàn)還沒有進(jìn)行。目前，系統(tǒng)正在引入機(jī)器視覺和全局定位功能，力圖在多房間環(huán)境下，提高自定位能力、 智能決策能力以及回歸充電效率，最終提高清掃效率。1.2 研究的目的和意義 吸塵機(jī)器人將移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)和吸塵器技術(shù)有機(jī)地融臺(tái)起來，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境（地面）的半自動(dòng)或全自動(dòng)清潔，替代傳統(tǒng)繁重的人工清潔工作近年來已受到國(guó)內(nèi)外的研究人員重視。作為智能移動(dòng)機(jī)器人的一個(gè)特殊應(yīng)用，從技術(shù)方面講，智能化自王式吸塵器比較具體地體現(xiàn)了移動(dòng)機(jī)器人的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，具有較強(qiáng)的代 表性。性市場(chǎng)前景角度講，自主吸塵器將大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高勞動(dòng)效率，適用于家庭和公共場(chǎng)館的室內(nèi)清潔。因此，開發(fā)自主智能吸塵器既具有科研上的挑 戰(zhàn)性，又具有廣闊的市場(chǎng)前景。融合現(xiàn)代傳感器以及機(jī)器人領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，本課題旨在開發(fā)一部?jī)r(jià)格便 宜，全區(qū)域蓋，能夠充分滿足家庭需求且方便適用的智能家鹿清掃機(jī)器人。使它可以替代傳統(tǒng)的家庭人工清掃方式，使家庭生活電氣化、智能化、使科技更好地 為人類服務(wù)。1.3 課題的要內(nèi)容1.3.1 掃地機(jī)器人功能（1）自動(dòng)清掃（2）壁障（3）防撞基于單片機(jī)的掃地機(jī)的設(shè)計(jì)2（4）自動(dòng)充電（5）虛擬墻1.3.2 性能指標(biāo)（1）輸入電壓：13V~15V（2）輸入電流：1A（3）運(yùn)行速度：10m/min（4）最大工作時(shí)間 30min1.3.3 論文的主要內(nèi)容第一部分主要介紹課題的背景，研究的目的與意義。第二部分詳細(xì)說明了掃地機(jī)器人各部分電路的設(shè)計(jì)。第三部分詳細(xì)描述了 PCB 板的設(shè)計(jì)流程。第四部分詳細(xì)描述了焊接工藝和部分電路的調(diào)試。第五部分詳細(xì)說明了系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，并給出詳細(xì)的流程圖。第六部分詳細(xì)介紹了掃地機(jī)的外殼制作過程。第七部分對(duì)掃地機(jī)的整機(jī)裝配及調(diào)試進(jìn)行了詳細(xì)的說明。第八部分設(shè)計(jì)總結(jié)。32、電路設(shè)計(jì)、理論分析與計(jì)算2.1 電源電路設(shè)計(jì)電源的好壞決定了整個(gè)電路的穩(wěn)定性，輸出波紋越平滑，性能越好。本電源采用兩塊 LM7805 作為穩(wěn)壓電源，一塊為控制電路和傳感器電路供電，另一塊單獨(dú)為電機(jī)供電。分開供電這樣做的好處，有利于減小干擾，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。LM7805 是國(guó)家半導(dǎo)體開發(fā)出來比較成熟，較早的一種線性穩(wěn)壓半導(dǎo)體器件，通常采用 TO-220 封裝，具有短路保護(hù)、過流保護(hù)、高溫保護(hù)等保護(hù)措施，同時(shí)只要用到很少的元件就能輸出穩(wěn)定的 5V 電壓，最大輸出電流能達(dá)到 1.5A。外形如圖 2-1 所示。1管腳為輸入端，2 管腳為地，3 管腳為輸出.圖 2-1 封裝圖2.1.1 電路原理 由于后級(jí)電路需要 1A 左右的大電流用于驅(qū)動(dòng)各類電機(jī)，查找后發(fā)現(xiàn) E13003 完全滿足這要求，集電極最大允許電流 ICM 可以到達(dá) 1.5A。由于 13003 開關(guān)管需要較大的驅(qū)動(dòng)電流，因此增加了一個(gè) Q1 三極管與其構(gòu)成達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)管，Q3 為控制管，當(dāng) DY 引腳為低電平同時(shí)總開關(guān) K1 閉合時(shí)電源部分才能正常供電。DY 為高電平時(shí)電機(jī)供電部分停止工作。U4 單獨(dú)為兩個(gè)減速電機(jī)和邊刷提供 5V 電源，由于需要輸出較大的電流，輸入壓降又比較大，因此在輸入端加了一個(gè)分壓電阻，降低 U4 上的電壓，從而降低管耗。U5 為 MCU 和傳感器電路提供穩(wěn)定的 5V 工作電壓。在正常開機(jī)后連續(xù)保持輸出。電源電路如圖 2-2 所示?；趩纹瑱C(jī)的掃地機(jī)的設(shè)計(jì)4Vin1G ND2Vout3U47805C116V/220uFC716V/470uFC3104BAT+R393.6DJ5VVin1G ND2Vout3U57805C216V/220uFC816V/470uFC41045V12J1Q213003Q1S8050F12ADY12V12VBAT+12K1R?22KQ38050圖 2-2 電源電路2.2 總控制電路2.2.1 STC89C52單片機(jī)簡(jiǎn)介STC89C52 是 STC 公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。STC89C52 使用經(jīng)典的 MCS-51 內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng) 51 單片機(jī)不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash，512 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置 4KB EEPROM，MAX810 復(fù)位電路，3 個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，4 個(gè)外部中斷，一個(gè) 7 向量 4 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng) 51 的 5 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)） ，全雙工串行口。另外 STC89C52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。1)特性1 8K 字節(jié)程序存儲(chǔ)空間。2 512 字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。3 內(nèi)帶 2K 字節(jié) EEPROM 存儲(chǔ)空間。4 可直接使用串口下載。2)參數(shù)1 增強(qiáng)型 8051 單片機(jī)，6 時(shí)鐘/機(jī)器周期和 12 時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意 選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051，工作電壓：5.5V～3.3V。2 工作頻率范圍：0～40MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0～80MHz，實(shí)際工作 頻率可達(dá)548MHz。用戶應(yīng)用程序空間為 8K 字節(jié)。3 片上集成 512 字節(jié) RAM。4 通用 I/O 口（32 個(gè)） ，復(fù)位后為：P0/P1/P2/P3 是準(zhǔn)雙向口/弱上拉， P0 口是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時(shí)，需加上拉電阻。5 ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程） ，無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片。6 具有 EEPROM 功能。7 共 3 個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。即定時(shí)器 T0、T1、T2。8 外部中斷 4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，Power Down 模式可 由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒。9 通用異步串行口（UART） ，還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè) UART。10 工作溫度范圍：-40～+85℃（工業(yè)級(jí)）/0～75℃（商業(yè)級(jí)） 。11 PDIP 封裝。3) 引腳介紹STC89C52 有 PDIP、PLCC、TQFP 三種封裝方式，其中最常見的就是采用 40Pin 封裝的雙列直封裝，外形結(jié)構(gòu)下圖。芯片共有 40 個(gè)引腳，引腳的排列順序?yàn)閺目啃酒娜笨冢ㄈ鐖D 2-3）左邊那列引腳逆時(shí)針數(shù)起，依次為 1、2、3、4。 。 。40，其中芯片的 1 腳頂上有個(gè)凹點(diǎn)。在單片機(jī)的 40 個(gè)引腳中，電源引腳 2 根，外接晶體振蕩器引腳 2 根，控制引腳 4 根以及 4 組 8位可編程 I/O 引腳 32 根。VCC(Pin40)：電源輸入，接＋5V 電源GND(Pin20)：接地線XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn) 2 個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號(hào)PSEN(Pin29)：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)EA/VPP(Pin31)：程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令。 STC89C5 單片機(jī)有 4 組 8 位的可編程 I/O 口，分別位 P0、P1、P2、P3 口，每個(gè)口有 8 位（8 根引腳） ，共 32 根。每一根引腳都可以編程，比如用來控制電機(jī)、交通燈、霓虹燈等，開發(fā)產(chǎn)品時(shí)就是利用這些可編程引腳來實(shí)現(xiàn)我們想要的功能，盡情發(fā)揮你的想象力吧，實(shí)現(xiàn)你想要的：） 強(qiáng)大無比。 。 。PO 口（Pin39～Pin32）：8 位雙向 I/O 口線，名稱為 P0.0～P0.7P1 口（Pin1～Pin8）：8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 P1.0～P1.7 P2 口（Pin21～Pin28）：8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 P2.0～P2.7 基于單片機(jī)的掃地機(jī)的設(shè)計(jì)6P3 口（Pin10～Pin17）：8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 P3.0～P3.7上面就是 STC89C5 單片機(jī)引腳的簡(jiǎn)單介紹，其它 51 系列家族的單片機(jī)8031、8051、89C51 等引腳和 89S51 兼容，只是個(gè)別引腳功能定義不同。如圖 5-3 為51 單片機(jī)的引腳分布圖。圖 2-3 51 單片機(jī)引腳圖2.2.2 總控制電路的設(shè)計(jì)1)I/O 口定義1 P00、P01、P02、P12、P13、P14 為掃地機(jī)器人防撞信號(hào)輸入引腳；2 P03、P04、P05 為防跌落信號(hào)引腳；3 P10 為電機(jī)電源控制型號(hào)（低電平有效） ；4 P11、P12 為電池電壓檢測(cè)信號(hào)輸入引腳，P11 為過放檢測(cè)，P12 為過充檢測(cè)；5 P23、P24、P24、P26 為充電時(shí)位置檢測(cè)信號(hào)輸入引腳；6 P34、P35、P35、P35 為電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，P34、P35 控制左電機(jī)正反轉(zhuǎn)，P35、P35 控制左電機(jī)正反轉(zhuǎn)；7 P20 為兩邊刷電機(jī)控制信號(hào)；8 P21 為吸塵器電機(jī)控制信號(hào)；9 P36、P37 為晶振信號(hào)輸入引腳10 REST 引腳為復(fù)位信號(hào)輸入引腳2)復(fù)位電路設(shè)計(jì)751 單片機(jī)高電平復(fù)位。以當(dāng)前使用較多的 STC89 系列單片機(jī)來說， ，在復(fù)位腳加高電平 2 個(gè)機(jī)器周期（即 24 個(gè)振蕩周期）可使單片機(jī)復(fù)位。復(fù)位后，主要特征是各 IO口呈現(xiàn)高電平，程序計(jì)數(shù)器從零開始執(zhí)行程序。3）復(fù)位方式有兩種：1 手動(dòng)復(fù)位：按鈕按下，復(fù)位引腳得到 VCC 的高電平，單片機(jī)復(fù)位，按鈕松開后，單片機(jī)開始工作。2 上電復(fù)位：上電后，電容電壓不能突變，VCC 通過復(fù)位電容給單片機(jī)復(fù)位腳施加 高電平 5V，同時(shí)，通過電阻向電容器反向充電，使復(fù)位腳電壓逐漸降低。經(jīng)一定時(shí)間后復(fù)位腳變?yōu)?0V，單片機(jī)開始工作。本復(fù)位電路采用上電自動(dòng)復(fù)位電路，電阻和電容的阻值根據(jù)時(shí)間常熟 τ=RC 求出電阻和電容的阻值分別為 10K 與 10uF。復(fù)位電路如圖 2-4。晶振電路設(shè)計(jì)理論上來說，振蕩頻率越高表示單片機(jī)運(yùn)行速度越快，但同時(shí)對(duì)存儲(chǔ)器的速度和印刷電路板的要求也就越高。如同木桶原理。同時(shí)單片機(jī)性能的好壞，不僅與 CPU 運(yùn)算速度有關(guān)，而且與存儲(chǔ)器的速度、外設(shè)速度等都有很大關(guān)系。根據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)上 STC89 系列單片機(jī)最高頻率可達(dá)到 40MHZ，但頻率越高就越不穩(wěn)定，最終根據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)所推薦使用 12MHZ，這以常見的晶振。并聯(lián)諧振電路對(duì)電容的值沒有嚴(yán)格要求，但兩個(gè)電容必須，不然會(huì)影響振蕩器的穩(wěn)定、振蕩器頻率高低、起振快速性等，所以一般 C1、C2 選值 30pF。晶振電路如圖 2-4。4)I/O 電路設(shè)計(jì)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 2-4?；趩纹瑱C(jī)的掃地機(jī)的設(shè)計(jì)8EA/VP31X119X218R ESET9R D17W R16INT012INT113T014T115P1 01P1 12P1 23P1 34P1 45P1 56P1 67P1 78P0 0 39P0 1 38P0 2 37P0 3 36P0 4 35P0 5 34P0 6 33P0 7 32P2 0 21P2 1 22P2 2 23P2 3 24P2 4 25P2 5 26P2 6 27P2 7 28PS EN 29ALE/P 30TXD 11R XD 10VCC 40GND 20U6STC8 9C 52Y112 MC 1030 PC 1130 PX1X2X1 X2R STC 910 uFR 1110 K5VR ST5V1A1B2A2BB S1B S2FJFD1FD2FD3FZ1FZ2FZ35V123456789J145VC 3C 2DYFZ4FZ5FZ6C D1C D2C D3C D4DY2圖 2-4 總控制電路2.3 防跌落電路防跌落電路用于檢測(cè)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 1.0~10mV)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 2.0~30V 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9輸入電壓向負(fù)端超過-0.3V。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(jiǎn)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 γSAT 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 1.0mV)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 R34、R37、R38 改變參考電壓，可調(diào)節(jié)光電電頭探測(cè)的距離。防跌落電路如圖 2-5。R3750K5VR910kR191kR3147kR25470R3450K5VR610kR151kR2847kR2247054 2312U3ALM33976 1U3BLM339FD1FD21 2 3J101 2 3J11R3850K5VR1010kR201kR3247kR2647098 14U3CLM339FD31 2 3J13U1VCC123J1VCC圖 2-5 防跌落電路基于單片機(jī)的掃地機(jī)的設(shè)計(jì)102.4 防撞落電路防撞電路作為掃地機(jī)器人的眼睛，用于檢測(cè)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 R33、R35、R36、R7、R8、R9 改變參考電壓，可探測(cè)距離。防撞電路如圖 2-6。R850KR1110kR141kR547kR2470R750KR1010kR131kR447kR147054 2312U1ALM33976 1U1BLM339123J1123J2R950KR1210kR151kR647kR347098 14U1CLM339123J312345J4CON5VCCVCCVCCVCCR3550K5VR710kR171kR2947kR23470R3350K5VR510kR141kR2747kR2147054 2312U2ALM33976 1U2BLM339FZ1FZ2123J8123J9R3650K5VR810kR181kR3047kR2447098 14U2CLM339FZ3123J12D2D1LED123J2圖 2-6 防撞電路2.5 電源電壓檢測(cè)電路電源電壓檢測(cè)電路用于監(jiān)測(cè)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 2.4V 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 1.4V，因此設(shè)置過充電壓為 14V，過放電壓設(shè)置為11V。電壓檢測(cè)電路如圖 2-7。11R414.7KD42.4VBAT+VREFR4250KT1 567U1BLM393VREFT1R410KR131K5VR4350KT232184U1ALM393T2R310KR121K5VC2C3圖 2-7 電壓檢測(cè)電路2.6 電池充電電路電池充電電路用于檢測(cè)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。2.6.1 電池充電電路設(shè)計(jì)Q1、Q2、Q3、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2-8。圖 2-8 防撞電路R6 50KR1010kR14 1kR247kR5 50KR910kR13 1kR147k5 423 12U1A LM3397 61U1B LM339R7 50KR1110kR15 1kR347k9 814U1C LM339VCCVCC VCC VCCR8 50KR1210kR16 1kR447k11 1013U1D LM339VCC123456J1 CON6VCC 12J3 CON212J4CON2R18 10KQ1S8050R17 10KD15.1VR19 1K1234567J2 CON7F1 2AD2 IN4007R20 10Q1 Q2 Q3 Q412345J1基于單片機(jī)的掃地機(jī)的設(shè)計(jì)122.7 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)。2.7.1電機(jī)的選擇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 2-9 所示，具體參數(shù)如表 2-1。圖 2-9額定電壓 3V 6V 7.2V 9V空載電流 ≤90MA ≤100MA ≤110 ≤120MA空載轉(zhuǎn)速 4600±10% 9800±10% 11000±10% 14800±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 0.4kg.cm 0.8kg.cm 0.1kg.cm 1.2kg.cm表 2-1 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：DC3V--5V；轉(zhuǎn)速 80-130 轉(zhuǎn)/分鐘。電機(jī)實(shí)物如圖 2-10 所示。圖 2-10133)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 12V0.29A 的渦輪離心電機(jī)。電機(jī)實(shí)物圖如圖 2-11 所示。圖 2-112.7.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)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)輸出端能直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正反向運(yùn)動(dòng)，它具有較大的電流驅(qū)動(dòng)能力，每通道能通過 750～800mA 的持續(xù)電流，峰值電流能力可達(dá) 1.5～2.0A； 同時(shí)它具有較低的輸出飽和壓降； 內(nèi)置的鉗位二極管能釋放感性負(fù)載的反向沖擊電流，使它在驅(qū)動(dòng)繼電器、直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)或開關(guān)功率管的使用上安全可靠。L9110 被廣泛應(yīng)用于玩具汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)和開關(guān)功率管等電路上。管腳定義如表 2-2 所示。表 2-2 管腳定義序號(hào) 符號(hào) 功能1 OA A 路輸出管腳2 VCC 電源電壓3 VCC 電源電壓4 OB B 路輸出管腳5 GND 地線6 IA A 路輸出管腳7 IB B 路輸出管腳8 GND 地線基于單片機(jī)的掃地機(jī)的設(shè)計(jì)14電氣參數(shù)如表 2-3 所示。表 2-3 電氣參數(shù)范圍符號(hào) 參數(shù)最小 典型 最大單位VCC 電源電壓 2.5 6 12 VIdd 靜態(tài)電流 - 0 2 uAIin 操作電流 200 350 500 uAIC 持續(xù)輸出電流 750 800 850 mAImax 電流峰值 - 1500 2000 mA邏輯關(guān)系如表 2-4 所示。表 2-4 邏輯關(guān)系IA IB OA OBH L H LL H L HL L L LH H H H三極管 ss8050 是一種常用的普通三極管。 它是一種低電壓,大電流,小信號(hào)的 NPN型硅三極管。它是 S8050 的增強(qiáng)版，具體參數(shù)見表 2-5。表 2-5參數(shù) 符號(hào) 測(cè)試條件 最小 典型 最大 單位集電極-基級(jí)擊穿電壓 VCBO IC=100uA,IE=0 40 V集電極-發(fā)射級(jí)擊穿電壓 VCE0 IC=1mA,IB=0 25 V發(fā)射極-基級(jí)擊穿電壓 VEBO IE=100uA,IC=0 5 V集電極截至電流 ICBO VCB=30V,IE=0 200 nA發(fā)射機(jī)截至電流 IEBO VBE=4V,IC=0 200 nA直流電流增益 hFE VCE=5V,IC=5mA 85 500集電極-發(fā)射極飽和電壓 VCE(SET) IC=800mA,IB=80mA 0.5 V當(dāng) Q3、Q4、Q5 的基級(jí)接收到 CPU 的發(fā)出的高電平后，Q3、Q4、Q5 飽和導(dǎo)通，邊刷和吸塵器電機(jī)開始工作。給低電平時(shí)，三極管所控制的電機(jī)就停止工作。J4、J5 接邊刷電機(jī)，J6 接吸塵器電機(jī)。15當(dāng) 1A 與 1B 輸入引腳為 10 時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng)輸入為 01 時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)。當(dāng)輸入為 11或 00 時(shí)電機(jī)停止運(yùn)行。C5、C6 為高頻濾波電容，過濾掉電機(jī)工作時(shí)對(duì)芯片的干擾，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。J3接左輪電機(jī)，J7 接右輪電機(jī)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路如圖 2-12。OA1VCC2VCC3OB4GND5IA6IB7GND8U7 L9110H OA1VCC2VCC3OB4GND5IA6IB7GND8U8 L9110H1 2J3 CON2 1 2J7 CON2DJ5VDJ5V1A1B 2A2BC5 104C6 104Q3 SS8050Q4 SS8050Q5 SS80501 2J4 CON21 2J5 CON21 2J6 CON2DJ5V12VBS1BS2FJ圖 2-12 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路基于單片機(jī)的掃地機(jī)的設(shè)計(jì)163、PCB 板的設(shè)計(jì)與制作3.1 PCB板的設(shè)計(jì)PROTEL99SE 對(duì)于涉及電子方面的大專生而言，是一門必修的科目。學(xué)好這門科目就大大縮短了電路板設(shè)計(jì)的時(shí)間，同時(shí)具有在線 DRC 檢測(cè)功能，方便而實(shí)用。本次的掃地機(jī)器人的設(shè)計(jì)從原理圖到 PCB 的設(shè)計(jì)都是由該軟件制作而成。主電路板包含電源電路、過充/過放檢測(cè)電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、防跌電路和 3 路防撞電（如圖 3-1） 。圖 3-1 主板電路紅外線充電位置檢測(cè)電路如圖 3-1。圖 3-2 紅外線檢測(cè)電路17紅外線充電檢測(cè)電路圖與光電對(duì)管電路如圖 3-3。圖 3-3 紅外線檢測(cè)頭電路3.2 PCB板的制作1）打印電路將繪制好的電路用菲林紙打印出來，注意一定要負(fù)向輸出，一般打印兩張電路板即一張紙上打印兩張電路板。在其中選擇打印效果最好的制作線路板。菲林打印效果圖如圖 3-4 所示。圖 3-4 菲林紙負(fù)向打印效果圖2） PCB 板預(yù)處理將打印好的電路板裁剪成合適大小，用砂紙打磨覆銅板，使表面光滑無油漬。然后均勻涂上感光藍(lán)油，等藍(lán)油干燥后，在表面貼上打印好的菲林紙放，在紫外線燈下曝光 6 分鐘。去除菲林紙，放在顯影劑中顯影。預(yù)處理后的 PCB 板如圖 3-5 所示?；趩纹瑱C(jī)的掃地機(jī)的設(shè)計(jì)18圖 3-5 預(yù)處理后的 PCB 板3）腐蝕電路板先檢查一下顯影后的電路板電路是否完整，若有少數(shù)線路不完整可以用黑色油性筆修補(bǔ)。然后就可以腐蝕了，等線路板上暴露的銅膜完全被腐蝕掉時(shí)，將線路板從腐蝕液中取出清洗干凈，這樣一塊線路板就腐蝕好了。腐蝕液的成分為濃鹽酸、濃雙氧水、水，比例為 1：2：3，在配制腐蝕液時(shí)，先放水，再加濃鹽酸、濃雙氧水，若操作時(shí)濃鹽酸、濃雙氧水或腐蝕液不小心濺到皮膚或衣物上要及時(shí)用清水清洗，由于要使用強(qiáng)腐蝕性溶液，操作時(shí)一定注意安全。腐蝕后的電路板如圖 3-6圖 3-6 腐蝕后的電路板194）電路板切割與打孔將腐蝕好的電路板用切割機(jī)切割掉無用部分。線路板上是要插入電子元件的，所以就要對(duì)線路板鉆孔了。依據(jù)電子元管腳的粗細(xì)選擇不同的鉆針，在使用鉆機(jī)鉆孔時(shí)，線路板一定要按穩(wěn)，鉆機(jī)速度不能開的過慢，否則會(huì)時(shí)鉆頭斷裂。打完孔后的電路板如圖 3-7 所示。圖 3-7 最終成品圖基于單片機(jī)的掃地機(jī)的設(shè)計(jì)204、電路焊接與調(diào)試4.1 電路焊接電路焊接依據(jù)從小到大，從低到高的原則進(jìn)行焊接。在焊接的時(shí)候每個(gè)焊點(diǎn)焊接時(shí)間應(yīng)該在 2~3 秒之間，不得超過 4 秒，在焊接芯片的時(shí)候應(yīng)該增加一個(gè) IC 坐，先焊 IC 坐在裝 IC，同時(shí)得用防靜電烙鐵，以防靜電擊穿芯片。焊點(diǎn)要求圓潤(rùn)飽滿，成倒錐型，無毛刺、虛焊、假焊。焊點(diǎn)如圖 4-1 所示。圖 4-1 焊點(diǎn)圖4.2 防撞電路的調(diào)試依次調(diào)節(jié) R7、R8、R9、R33、R35、R36 的阻值使光電探頭與障礙物的距離大約在6cm 左右，此時(shí)防撞模塊會(huì)向 CPU 發(fā)出相應(yīng)的高電平。在調(diào)試期間發(fā)現(xiàn)探頭 2 和探頭 3 出現(xiàn)問題，不管怎樣調(diào)節(jié)電位器 R7、R8,都無法輸出一個(gè)高電平信號(hào)，跟換紅外探頭，現(xiàn)象依舊，用萬用表分別檢測(cè)接收管上的電壓值，最終發(fā)現(xiàn)，電阻阻值不對(duì)，跟換電阻后恢復(fù)正常。4.3 防跌電路的調(diào)試依次調(diào)節(jié) R34、R375、R38 的阻值使光電探頭檢測(cè)范圍正好與地面的位置相同，此時(shí)防跌模塊會(huì)向發(fā)出相應(yīng)的高電平，當(dāng)有一個(gè)探頭離開地面時(shí)，相應(yīng)的輸出引腳會(huì)輸出一個(gè)低電平。在調(diào)試期間發(fā)現(xiàn)探頭出現(xiàn)問題，不管怎樣調(diào)節(jié)電位器,輸出始終是低平信號(hào)，跟換紅外探頭，問題解決。215、系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)5.1 C語言與匯編語言的優(yōu)缺點(diǎn)C 語言編屬于高級(jí)語言，具有可移植性，能夠結(jié)構(gòu)化編程。使用標(biāo)準(zhǔn) C 語言的程序，幾乎都可以不作改變移植到不同的微機(jī)平臺(tái)上，對(duì)于嵌入式等的微控制芯片，屬于標(biāo)準(zhǔn) C 語言的部分也很少需要修改，而且程序很容易讀懂。C 語言編寫程序結(jié)構(gòu)清晰，移植性好，容易維護(hù)和修改。匯編語言針對(duì)不同的操作系統(tǒng)平臺(tái)，不同的微控制器，指令都是完全不同的，即使指令相似，也不具有可移植性。但是匯編語言是針對(duì)專門的控制器的，所以運(yùn)行速度可以精確到一個(gè)指令周期。匯編語言的程序讀懂需要借助微控制器的指令手冊(cè)以及各個(gè)寄存器的說明，所以很難讀懂。匯編語言編寫代碼實(shí)時(shí)性強(qiáng)，能夠直接控制硬件的工作狀態(tài)，但是不具有可移植性，維護(hù)和修改困難。5.2 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)由于掃地機(jī)器人的系統(tǒng)對(duì)運(yùn)行速度的要求并不高，因此選擇用 C 語言來進(jìn)行編程。本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要由初始化程序、主程序、防撞子程序、防跌落程序子程序、充電尋跡子程序等子程序組成。5.2.1 程序的初始化一般的情況下是在上電的時(shí)候程序進(jìn)行初始化，還有就是程序跑飛和出現(xiàn)異常時(shí)也要初始化，初始化的目的就是把所有用到的標(biāo)志位、變量回到初始值，以及引腳的分配，配置寄存器寫入需要的值，像時(shí)鐘的選擇（內(nèi)部、外部）一般在上電時(shí)就做好，以后不是特殊需要是不改動(dòng)的，引腳功能的分配也是一上來就設(shè)置好，之后如果可以就不改動(dòng)，如果經(jīng)常性的改可能會(huì)引發(fā)異常。5.2.2 主程序的設(shè)計(jì)系統(tǒng)初始化后就執(zhí)行主程序，進(jìn)入主程序先執(zhí)行電壓檢測(cè)程序，如發(fā)現(xiàn)電池電壓不足，就執(zhí)行充電尋跡程序，找到充電座后執(zhí)行充電程序，待電池充滿后返回執(zhí)行主程序。再清掃程序，如發(fā)現(xiàn)前方有障礙物，則執(zhí)行避障程序，避開障礙物后繼續(xù)執(zhí)行清掃程序；如發(fā)現(xiàn)前方地面為懸空，則執(zhí)行防跌落程序，避開懸空區(qū)后繼續(xù)執(zhí)行清掃程序。程序流程圖如圖 5-1。基于單片機(jī)的掃地機(jī)的設(shè)計(jì)22信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信YES信信信信信信信信信信信信信YESNOYESNO信信信信信信信信信信信信NOYES 信信信信圖 5-1 主程序流程圖5.2.3 防撞程序的設(shè)計(jì)防撞程序用于控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)從而確保機(jī)身不會(huì)撞到障礙物，從障礙物的旁邊繞開，當(dāng)探頭 1 前方有障礙物時(shí)，機(jī)身右轉(zhuǎn) 100ms 后返回壁障程序；探頭 2 前方有障礙物時(shí)，機(jī)身右轉(zhuǎn) 100ms 后返回壁障程序 ；當(dāng)探頭 3 前方有障礙物時(shí)，機(jī)身反轉(zhuǎn) 100ms 后左轉(zhuǎn) 100ms 壁障程序；當(dāng)探頭 4 前方有障礙物時(shí)，機(jī)身左轉(zhuǎn) 100ms 后返回壁障程序；當(dāng)探頭 5 前方有障礙物時(shí)，機(jī)身左轉(zhuǎn) 100ms 后返回壁障程序。程序流程如圖 5-2。23信信信信信信信信1信信信信信信信信信信YESNO信信2信信NO信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信YES信信3信信NO信信4信信NOYES信信信信YES信信4信信NOYES信信信信信信信信圖 5-2 防撞程序流程圖5.2.3 防跌落程序的設(shè)計(jì)防跌程序當(dāng)掃地機(jī)器人，機(jī)身下方出現(xiàn)懸空時(shí)，防跌程序起作用，使掃地機(jī)器人自動(dòng)遠(yuǎn)離懸空區(qū)域。探頭 1 處于萬向輪前方，當(dāng)前方懸空時(shí)，掃地機(jī)器人后退 100ms，再向左轉(zhuǎn) 100ms 后返回防跌落程序；探頭 2 處于左輪后方，當(dāng)后方懸空時(shí)，掃地機(jī)器人前進(jìn) 100ms，再向右轉(zhuǎn) 100ms 后返回防跌落程序；探頭 3 右輪后方，當(dāng)后方懸空時(shí)，掃地機(jī)器人前進(jìn) 100ms，再向左轉(zhuǎn) 100ms 后返回防跌落程序。程序流程如圖 5-3 所示?；趩纹瑱C(jī)的掃地機(jī)的設(shè)計(jì)24信信信信信信信信信信1信信信信2信信YESNOYES信信信信信信信信信信信信信信信信NO信信1信信NOYES信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信信圖 5-3 防跌落流程圖5.2.4 充電尋跡程序的設(shè)計(jì)當(dāng)電池電壓處于欠壓時(shí)，掃地機(jī)器人關(guān)閉吸塵器與邊刷的電機(jī)啟用充電尋跡程序，在紅外線接收頭沒有收到充電座的紅外發(fā)射信號(hào)時(shí)，執(zhí)行防撞和防跌程序。當(dāng)接受到信號(hào)后立馬執(zhí)行充電循跡程序。此時(shí)關(guān)閉防撞功能，充電座必須要放在放在沒有障礙物的墻邊。程序流程圖，如圖 5-4 所示。