一种用于割草机的控制电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于割草机的控制电路，包括主控模块、以及与主控模块连接的电源模块、电机驱动模块、预警模块、传感器模块、USART接口、香蕉派芯片J13，所述的电源模块包括升压电路、降压电路、以及稳压电路，所述的传感器模块包括超声波传感器接口J8、J11、J12、J14、以及MPU6050陀螺仪接口J5，所述USART接口接光电摄像头；本实用新型专利技术通过超声波检测割草边界、以及光电摄像头检测草地边界，进行全自动割草，无需提前铺设边界导线，通过陀螺仪准确获取角数据值，从而快速地获得每一时刻割草机的位置信息，为转向提供准确的位置信息，使用范围广，进一步降低了割草成本。

【技术实现步骤摘要】
一种用于割草机的控制电路
本技术涉及一种控制电路，尤其是一种用于割草机的控制电路。
技术介绍
割草机主要应用于园林装饰检修、草坪装饰检修、城市街道、绿化景点、田园修剪、田地除草，特别是公园内的草地、高尔夫草地、足球场和其他草坪用地，随着城市绿化进程逐渐加快，草坪业也得到了迅猛发展，每年对城市草坪、足球场、高尔夫球场等公共绿地进行修剪和维护作业需要消耗掉大量的人力、物力和时间。现有的一些割草机为半自动割草机，需要大量的劳动成本，而且使用传统割草机对草坪进行修剪时，产生巨大的噪声和废气不仅污染环境，而且会对从业人员的身心健康产生严重影响，特别是在大型足球场，高尔夫球场上需要的人工成本更高。然而，现有的智能割草机其工作原理可归纳为：在智能割草机器人工作前，事先让人工在草坪上开槽埋设导线，铺设的金属边界线在高频脉冲通电时，能够在附近生成磁场形成虚拟电子篱笆，让其封闭区域工作，智能割草机器人自带边界感应器，通过检测磁场信号能够在接近边界线时转向离开边界区域，保证其在此指定区域进行割草工作，且当检测不到信号时能够自动进入待机并发出报警信号，此类割草机器人维护成本高，而且仅能使用于已经铺设了边界导线的场地，不适合广泛使用。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术提供一种用于割草机的控制电路。本技术的技术方案为：一种用于割草机的控制电路，包括主控模块、以及与主控模块连接的电源模块、电机驱动模块、预警模块、传感器模块、USART接口、香蕉派芯片J13；所述的主控模块为HT32F1656单片机U1；所述的电源模块包括升压电路、降压电路、以及稳压电路，升压电路用于将12V电源升压至24V以给割草机电机供电，降压电路用于将12V电源降压至5V给香蕉派芯片J13供电，稳压电路用于将12V电源降压至3.3V以给单片机U1供电；所述电机驱动模块用于通过单片机U1的PWM信号驱动割草电机工作；所述的预警模块用于对异常情况报警；所述的传感器模块包括超声波传感器接口J8、J11、J12、J14、以及MPU6050陀螺仪接口J5，超声波传感器接口J8、J11、J12、J14用于采集割草边缘，将此边缘信息传到单片机U1进行运算，并从MPU6050陀螺仪接口J5采用DMP采集角度数据，并将采集到的角度数据与加速度数据进行滤波后将加速度作为参数入到转向环PID控制器，作为微分参数，得到左右电机的相对偏移量，从而发送给电机驱动模块，从而快速地获得每一时刻割草机的位置信息，为转向提供准确的位置信息；所述USART接口接蓝牙HC-05模块，用于调试与软件升级；所述香蕉派芯片J13用于读写USART接口与单片机U1通信；香蕉派芯片J13还用一个USB接口读取光电摄像头数据，并使用OpenCV函数将摄像头的数据进行颜色转换，得到HSV颜色空间，在此将绿色的HSV颜色空间对应的数值作为参考量，计算图像中心是否存在不是绿色的HSV色彩，并计算起边缘与图像中心的距离，得到此距离后经过USART协议将数据发送到单片机U1，作为转向环PID控制器的比例参数，得到左右电机的相对偏移量，从而发送给电机驱动模块。所述的升压电路包括升压芯片T1、电感L1、二极管D2、电解电容C11、C19、贴片电容C8、C10、电阻R1、R2，所述升压芯片T1的第1脚为电源地，接GND，升压芯片T1的第2脚为使能引脚，该脚悬空，升压芯片T1的第3脚为开关引脚，升压芯片T1的第3脚经22UH的电感L1接+12V电源，升压芯片T1的第3脚还经二极管D2接电机接口J10的第1脚，电机模块J10的第2脚接GND，升压芯片T1的第4脚与第1脚之间还并联连接有容量为0.1UF的贴片电容C10、和容量为220UF的电机电容C11，升压芯片T1的第5脚为反馈引脚，该脚经阻值为1k的电阻R1接GND，并经阻值为20K的电阻R2到升压芯片T1的+24V输出电压，电机模块J10的两端并联连接有容量为220UF的电解电容C19和容量为0.1UF的贴片电容C8，从而通过升压电路将12V电源升压至24V，以为割草电机供电。所述的降压电路包括降压芯片U2、二极管D3、电感L2，所述降压芯片U2的第1脚为电源输入引脚，该脚接+12V电压，并且降压芯片U2的第1脚还经容量为47UF的电解电容C5接GND，所述降压芯片U2的第2脚为开关引脚，所述降压芯片U2的第2脚经33UH的电感L2到+5V输出电压，所述降压芯片U2的第2脚还经二极管D3接GND，所述降压芯片U2的第3脚接GND，所述降压芯片U2的第4脚为反馈引脚，所述降压芯片U2的第4脚经阻值为1k的电阻R10接GND，并经阻值为10K的电阻R11到电路的输出电压，从而通过降压电路将12V电压降压至5V，从而为香蕉派芯片提供5V的电压，降压电路的+5V输出电压与香蕉派芯片J13的第1脚连接，香蕉派芯片J13的第2脚、第4脚接GND，香蕉派芯片J13的第3脚接ASM1117稳压电路，香蕉派芯片J13的第5脚为USART接口的接受引脚，该脚接单片机U1的第32脚，芯片J13的第6脚为USART接口的发送引脚，该脚接单片机U1的第33脚，通过该香蕉派芯片J13读取USART接口摄像头的数据后进行将RGB格式的图片转换为HSV空间，单独将绿色的颜色空间提取出来，然后进行轮廓提取，最终得到草地的边界，并将数据传输至单片机U1。所述的稳压电路包括降压芯片U100、降压芯片U101、拨码开关S1、接线端子J2，所述的降压芯片U100的第1脚接GND，所述的降压芯片U100的第3脚为电源输入引脚，该第3脚接+12V电压，并拨码开关S1的第1脚，拨码开关S1的第2脚与接线端子J2的第3脚、第4脚，接线端子J2的第3脚、第4脚还接+12V电源正极，所述接线端子J2的第2脚、第1脚接GND，所述的降压芯片U100的第2脚为电源输出引脚，输出+5V电压，并接降压芯片U101的第3脚，该脚为电压输入引脚，所述降压芯片U101的第1脚接GND，所述降压芯片U101的第2脚为电源输出引脚，该脚输出3.3V电压，所述降压芯片U101的第2脚还与单片机U1的第63脚连接，从而为单片机U1提供3.3V电源，所述的降压芯片U100的第1脚与第2脚之间还并联有容量为100UF的电解电容C2和容量为0.1UF贴片电容C4后接GND，所述的降压芯片U100的第1脚与第3脚之间还并联有容量为100UF的电解电容C1和容量为0.1UF贴片电容C3后接GND，所述降压芯片U101的第1脚和第2脚之间还并联有容量为100UF的电解电容C7后接GND。所述的电机驱动模块包括电机驱动芯片U5、二极管D1、拨码开关S2，所述的电机驱动芯片U5的第1脚、第7脚为PWM输入引脚，并分别接单片机U1的第15脚、第16脚，所述电机驱动芯片U5的第2脚、第3脚、第5脚、第6脚均为正反转控制引脚，并分别接单片机U1的第50脚、第49脚、第45脚、第44脚；所述电机驱动芯片U5的第4脚、第15脚与降压芯片U100的第2脚连接，所述的电机驱动芯片U5的第8脚、第9脚、第14脚接GND，所述电机驱动芯片U5的第10脚、第11脚分别接接线端子J4的第2脚、第1脚，所述电机驱动芯片U5的第12脚、第13脚分别接接线端子J1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于割草机的控制电路，其特征在于：包括主控模块、以及与主控模块连接的电源模块、电机驱动模块、预警模块、传感器模块、USART接口、香蕉派芯片J13；所述的主控模块为HT32F1656单片机U1；所述的电源模块包括升压电路、降压电路、以及稳压电路，升压电路用于将12V电源升压至24V以给割草机电机供电，降压电路用于将12V电源降压至5V给香蕉派芯片J13供电，稳压电路用于将12V电源降压至3.3V以给单片机U1供电；所述电机驱动模块用于通过单片机U1的PWM信号驱动割草机电机工作；所述的预警模块用于对异常情况报警；所述的传感器模块包括超声波传感器接口J8、J11、J12、J14、以及MPU6050陀螺仪接口J5，超声波传感器接口J8、J11、J12、J14用于采集割草边缘，将此边缘信息传到单片机U1进行运算，MPU6050陀螺仪接口J5通过DMP采集角度数据；所述香蕉派芯片J13用于读写USART接口与单片机U1通信，香蕉派芯片J13还用一个USART接口读取光电摄像头数据。

【技术特征摘要】
1.一种用于割草机的控制电路，其特征在于：包括主控模块、以及与主控模块连接的电源模块、电机驱动模块、预警模块、传感器模块、USART接口、香蕉派芯片J13；所述的主控模块为HT32F1656单片机U1；所述的电源模块包括升压电路、降压电路、以及稳压电路，升压电路用于将12V电源升压至24V以给割草机电机供电，降压电路用于将12V电源降压至5V给香蕉派芯片J13供电，稳压电路用于将12V电源降压至3.3V以给单片机U1供电；所述电机驱动模块用于通过单片机U1的PWM信号驱动割草机电机工作；所述的预警模块用于对异常情况报警；所述的传感器模块包括超声波传感器接口J8、J11、J12、J14、以及MPU6050陀螺仪接口J5，超声波传感器接口J8、J11、J12、J14用于采集割草边缘，将此边缘信息传到单片机U1进行运算，MPU6050陀螺仪接口J5通过DMP采集角度数据；所述香蕉派芯片J13用于读写USART接口与单片机U1通信，香蕉派芯片J13还用一个USART接口读取光电摄像头数据。2.根据权利要求1所述的一种用于割草机的控制电路，其特征在于：所述的升压电路包括升压芯片T1、电感L1、二极管D2、电解电容C11、C19、贴片电容C8、C10、电阻R1、R2，所述升压芯片T1的第1脚为电源地，接GND，升压芯片T1的第2脚为使能引脚，该脚悬空，升压芯片T1的第3脚为开关引脚，升压芯片T1的第3脚经22UH的电感L1接+12V电源，升压芯片T1的第3脚还经二极管D2接电机接口J10的第1脚，电机模块J10的第2脚接GND，升压芯片T1的第4脚与第1脚之间还并联连接有容量为0.1UF的贴片电容C10、和容量为220UF的电机电容C11，升压芯片T1的第5脚为反馈引脚，该脚经阻值为1k的电阻R1接GND，并经阻值为20K的电阻R2到升压芯片T1的+24V输出电压，电机模块J10的两端并联连接有容量为220UF的电解电容C19和容量为0.1UF的贴片电容C8，通过升压电路将12V电源升压至24V以为割草电机供电。3.根据权利要求1所述的一种用于割草机的控制电路，其特征在于：所述的降压电路包括降压芯片U2、二极管D3、电感L2，所述降压芯片U2的第1脚为电源输入引脚，该脚接+12V电压，并且降压芯片U2的第1脚还经容量为47UF的电解电容C5接GND，所述降压芯片U2的第2脚为开关引脚，所述降压芯片U2的第2脚经33UH的电感L2到+5V输出电压，所述降压芯片U2的第2脚还经二极管D3接GND，所述降压芯片U2的第3脚接GND，所述降压芯片U2的第4脚为反馈引脚，所述降压芯片U2的第4脚经阻值为1k的电阻R10接GND，并经阻值为10K的电阻R11到电路的输出电压，降压电路的+5V输出电压与香蕉派芯片J13的第1脚连接，香蕉派芯片J13的第2脚、第4脚接GND，香蕉派芯片J13的第3脚接ASM1117稳压电路，香蕉派芯片J13的第5脚为USART接口的接收引脚，该脚接单片机U1的第32脚，芯片J13的第6脚为USART接口的发送引脚，该脚接单片机U1的第33脚。4.根据权利要求1所述的一种用于割草机的控制电路，其特征在于：所述的稳压电路包括降压芯片U100、降压芯片U101、拨码开关S1、接线端子J2，所述的降压芯片U100的第1脚接GND，所述的降压芯片U100的第3脚为电源输入引脚，该第3脚接+12V电压，并拨码开关S1的第1脚，拨码开关S1的第2脚与接线端子J2的第3脚、第4脚，接线端子J2的第3脚、第4脚还接+12V电源正极，所述接线端子J2的第2脚、第1脚接GND，所述的降压芯片U100的第2脚为电源输出引脚，输出+5V电压，并接降压芯片U101的第3脚，该脚为电压输入引脚，所述降压芯片U101的第1脚接GND，所述降压芯片U101的第2脚为电源输出引脚，该脚输出3.3V电压，所述降压芯片U101的第2脚还与单片机U1的第63脚连接，从而为单片机U1提供3.3V电源，所述的降压芯片U100的第1脚与第2脚之间还并联有容量为100UF的电解电容C2和容量为0.1UF贴片电容C4后接GND，所述的降压芯片U100的第1...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑富荣，贺跃邦，谢海鹏，胡伟华，陈伙显，陈俊豪，陈宏昌，冯宇琪，黄锦成，莫晓敏，许志辉，
申请(专利权)人：五邑大学，
类型：新型
国别省市：广东,44