隨著智能家居和園藝設(shè)備的普及，電動(dòng)割草機(jī)逐漸取代傳統(tǒng)燃油割草機(jī)，成為綠色環(huán)保和高效作業(yè)的代表。在電動(dòng)割草機(jī)的核心控制系統(tǒng)中，MCU（Microcontroller Unit，微控制器單元）扮演著至關(guān)重要的角色。本文將深入探討NXP MCU 在電動(dòng)割草機(jī)中的應(yīng)用場(chǎng)景、關(guān)鍵功能以及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

MCU在電動(dòng)割草機(jī)中的作用

電動(dòng)割草機(jī)不僅需要完成基本的割草任務(wù)，還要滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)安全性、智能化和能效的要求。MCU作為控制核心，主要承擔(dān)以下功能：

電機(jī)控制

割草機(jī)的動(dòng)力來(lái)源是電機(jī)，通常采用 直流無(wú)刷電機(jī)（BLDC） 或 永磁同步電機(jī)（PMSM）

MCU通過(guò) PWM（脈寬調(diào)制） 技術(shù)實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，并結(jié)合霍爾傳感器或反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)進(jìn)行閉環(huán)控制，保證割草刀片的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速

電池管理

電動(dòng)割草機(jī)多采用 鋰電池組，MCU需監(jiān)控電池電壓、電流和溫度，防止過(guò)充、過(guò)放

通過(guò) SOC（State of Charge） 和 SOH（State of Health） 估算，實(shí)現(xiàn)智能充電和電量顯示

安全保護(hù)

割草機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中存在刀片高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)險(xiǎn)，MCU需實(shí)時(shí)監(jiān)控：

傾斜傳感器：防止割草機(jī)翻倒時(shí)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)

過(guò)載保護(hù)：檢測(cè)電機(jī)電流，避免因草坪過(guò)密導(dǎo)致電機(jī)燒毀

急停功能：用戶(hù)松開(kāi)手柄或按下急停按鈕時(shí)，MCU立即切斷電機(jī)驅(qū)動(dòng)

智能化功能

自動(dòng)路徑規(guī)劃：高端割草機(jī)集成 GPS 或視覺(jué)傳感器，MCU負(fù)責(zé)算法執(zhí)行

遠(yuǎn)程控制與物聯(lián)網(wǎng)：通過(guò) Wi-Fi 或藍(lán)牙模塊，用戶(hù)可在手機(jī) App 上控制割草機(jī)

自診斷與故障報(bào)警：MCU記錄運(yùn)行狀態(tài)，出現(xiàn)異常時(shí)通過(guò)蜂鳴器或 APP提示

系統(tǒng)架構(gòu)示例

電動(dòng)割草機(jī)的控制系統(tǒng)通常包括：

主控 MCU：負(fù)責(zé)電機(jī)控制、邏輯運(yùn)算、通信

電池管理模塊（BMS）：獨(dú)立 MCU 或集成芯片

傳感器接口：傾斜傳感器、霍爾傳感器、電流檢測(cè)

在電動(dòng)割草機(jī)應(yīng)用中，MCU需滿(mǎn)足以下要求：

低功耗設(shè)計(jì)

割草機(jī)在待機(jī)或休眠狀態(tài)下，MCU需進(jìn)入低功耗模式，延長(zhǎng)電池續(xù)航

抗干擾能力

電機(jī)運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，MCU需具備良好的 EMI 抑制能力，并采用濾波和隔離設(shè)計(jì)

安全認(rèn)證

滿(mǎn)足 IEC 60730 等家電安全標(biāo)準(zhǔn)，確保系統(tǒng)可靠性

NXP MCXA系列MCU恰巧精確符合以上要求，基于MCXA系列MCU的割草機(jī)系統(tǒng)框圖如下所示：

在典型應(yīng)用中，如上圖所示，MCU按功能可分為用于車(chē)身控制VCU和用于行走電機(jī)及割刀電機(jī)控制兩種：

其中VCU控制器 – MCXA175VLQ LQFP144封裝，具有128KB SRAM 512KB Flash，有豐富的GPIO 和 ADC通道， 默認(rèn)可支持5個(gè)LPUART；

此外由FlexIO可模擬多出2個(gè)UART，或者由SmartDMA也能模擬出2個(gè)UART，1個(gè)CAN總線(xiàn)（支持 CAN-FD）PESD性能優(yōu)于市面其他產(chǎn)品；

其次框圖中電機(jī)控制MCU為兩個(gè)MCXA343VLL(LQFP100封裝)，具有32KB SRAM及128K Flash，片上豐富的外設(shè)資源可支持多路檢測(cè)信號(hào)的輸入，同時(shí)具有5個(gè)UART（需要外接開(kāi)關(guān)）和及三角函數(shù)加速器MAU非常適合用于雙輪，雙刀4個(gè)電機(jī)的控制，片上16位ADC在客戶(hù)定制 PCB 上具有出色的 ADC 性能， 1個(gè)帶FD的CAN總線(xiàn)控制器在PESD性能也要優(yōu)于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手同類(lèi)產(chǎn)品。

MCU在電動(dòng)割草機(jī)中不僅是控制核心，更是智能化的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。

隨著技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)的割草機(jī)將更加智能、高效、環(huán)保，而MCU的性能和功能也將持續(xù)升級(jí)。