【正文】 控制器簡介 ....................................................................................... 8 微控制器 LM3S615特性 ....................................................................... 9 LM3S615 方框圖 ................................................................................ 13 復(fù)位電路 ............................................................................................ 14 晶振電路 ............................................................................................ 14 JATG 電路 .......................................................................................... 14 UART 電路 ........................................................................................ 15 GPIO 電路 .......................................................................................... 16 步進(jìn)電機(jī)模塊設(shè)計(jì)及功能 ............................................................................... 16 步進(jìn)電機(jī)需求分析和選取原則 ............................................................ 16 步進(jìn)電機(jī)簡介 ..................................................................................... 18 步進(jìn)電機(jī)基本工作原理 ....................................................................... 20 步進(jìn)電機(jī)分類 ..................................................................................... 20 步進(jìn)電機(jī)特性 ..................................................................................... 21 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路設(shè)計(jì) ....................................................................... 22 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路設(shè)計(jì) ....................................................................... 25 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動方式的設(shè)計(jì) ................................................................... 26 路經(jīng)檢測單元設(shè)計(jì) .......................................................................................... 29 需求分析 ............................................................................................ 29 路經(jīng)檢測傳感器選擇 .......................................................................... 29 傳感器特性 ........................................................................................ 31 紅外傳感器介紹 ................................................................................. 32 紅外傳感器方案的確定 ....................................................................... 32 紅外檢測電路 ..................................................................................... 33 紅外傳感器調(diào)試方法 ......................................... 34 顯示單元 ......................................................... 37 數(shù)碼管連接設(shè)計(jì) ............................................. 37 ZLG7289B 結(jié)構(gòu)及其功能 .................................................................... 38 電源單元設(shè)計(jì) ................................................................................................. 41 電源需求分析 ..................................................................................... 41 電源供電方案選擇 ........................................... 42 iv 電源電路 ................................................... 43 升壓電路 ................................................... 43 原理圖的繪制 ..................................................... 45 工具選擇 ................................................... 45 布線原則 ................................................... 47 4 結(jié) 論 .............................................. 48 參考文獻(xiàn) ............................................... 49 致 謝 ................................................. 50 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明 ............................ 51 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 .............................. 52 附 錄 .................................................. 53 西安工業(yè)大北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文） 1 1 緒 論 智能車 的概念是 利用多種傳感器和智能公路技術(shù)實(shí)現(xiàn)的汽車自動駕駛 。 自動走迷宮小車通過 傳感器 收集外部信息并通過微型處理器對信息處理再反饋給電機(jī)，電機(jī)帶動小車避開障礙，使順利在迷宮中通行?？梢赃@么說自動走迷宮小車也可以說是智能車。 智能汽車首先有一套導(dǎo)航信息資料庫，存有全國高速公路、普通公路、城市道路以及各種服務(wù)設(shè)施 (餐飲、旅館、加油站、 景點(diǎn)、停車場 )的信息資料；其次是 GPS定位系統(tǒng)，利用這個(gè)系統(tǒng)精確定位車輛所在的位置，與道路資料庫中的數(shù)據(jù)相比較，確定以后的行駛方向；道路狀況信息系統(tǒng)，由交通管理中心提供實(shí)時(shí)的前方道路狀況信息，如堵車、事故等，必要時(shí)及時(shí)改變行駛路線；車輛防碰系統(tǒng)，包括探測雷達(dá)、信息處理系統(tǒng)、駕駛控制系統(tǒng) ，控制與其他車輛的距離，在探測到障礙物時(shí)及時(shí)減速或剎車，并把信息傳給指揮中心和其他車輛；緊急報(bào)警系統(tǒng)，如果出了事故，自動報(bào)告指揮中心進(jìn)行救援；無線通信系統(tǒng)，用于汽車與指揮中心的聯(lián)絡(luò)；自動駕駛系統(tǒng)，用于控制汽車的點(diǎn)火、改變速度 和轉(zhuǎn)向等。 通過對車輛智能化技術(shù)的研究和開發(fā)，可以提高車輛的控制與駕駛水平，保障車輛行駛的安全暢通、高效。對智能化的車輛控制系統(tǒng)的不斷研究完善，相當(dāng)于延伸擴(kuò)展了駕駛員的控制、視覺和感官功能，能極大地促進(jìn)道路交通的安全性。智能車輛的主要特點(diǎn)是以技術(shù)彌補(bǔ)人為因素的缺陷，使得即便在很復(fù)雜的道路情況下，也能自動地操縱和駕駛車輛繞開障礙物，沿著預(yù)定的道路軌跡行駛。 研究背景 近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，道路的通行能力、交通的安全性、能源的損耗、環(huán)境污染等問題越來越突出。這些問題引發(fā)了新的研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)，比如 自動車輛駕駛，通過計(jì)算機(jī)控制、人工智能和通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)更好的通行能力和更安全的行駛。智能車輛是一個(gè)集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、自動行駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)，是典型的高新技術(shù)綜合體。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，智能車輛技術(shù)能提高道路網(wǎng)絡(luò)的利用率、降低車輛 的燃油消耗量，尤其在改進(jìn)道路交通安全等方面提供了新的解決途徑。 國內(nèi)外發(fā)展情況 我國從上世紀(jì) 80 年代開始著手無人駕駛汽車的研制開發(fā)，雖與國外相西安工業(yè)大北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文） 2 比還有一些距離，但目前也取得了階段性成果。國內(nèi)清華大學(xué)、國防科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、西安交通大學(xué)、吉林大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)等都有過無人駕駛汽車的研究項(xiàng)目。 1992 年，國防科技大學(xué)研制成功了我國第一輛真正意義上的無人駕駛汽車。由計(jì)算機(jī)及其配套的檢測傳感器和液壓控制系統(tǒng)組成的汽車計(jì)算機(jī)自動駕駛系統(tǒng)，被安裝在一輛國產(chǎn)的中型面包車上，使該車既保持了原有的人工駕駛性能，又能夠用計(jì)算機(jī)控制進(jìn)行自動駕駛行車。 2020 年 6月，國防科技大學(xué)研制的第 4代無人駕駛汽車試驗(yàn)成功，最高時(shí)速達(dá) 76km，創(chuàng)下國內(nèi)最高紀(jì)錄。 2020 年 7月，國防科技大學(xué)和中國一汽聯(lián)合研發(fā)的紅旗無人駕駛轎車高速公路試驗(yàn)成功，自主駕駛最高穩(wěn)定時(shí)速 13Okm，其總體技術(shù)性能和指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn) 水平。 THMR— V（ TsingHua Mobile Robot V） 清華 V 型 智能車 是清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系智能技術(shù)與系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在中國科學(xué)院院士張鈸主持下研制的新一代智能移動機(jī)器人，兼有面向高速公路和一般道路的功能。車體采用道奇 7 座廂式車改裝，裝備有彩色攝像機(jī)和激光測距儀組成的道路與障礙物檢測系統(tǒng)；由差分 GPS、磁羅盤和光碼盤組成的組合定位導(dǎo)航系統(tǒng)等。兩套計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分別進(jìn)行 視覺住處處理，完成信息融合、路徑規(guī)劃、行為與決策控制等功能。四臺 IPC工控機(jī)分別完成激光測距信息處理、定位信息處理、通訊管理、駕駛控制等功能。設(shè)計(jì)車速高速公路為 80km/h，一般道路為 20 km/h。目前已能夠在校園的非結(jié)構(gòu)化道路環(huán)境下，進(jìn)行道路跟蹤和避障自主行駛。汽車的智能化可以減輕駕駛員的疲勞，適應(yīng)復(fù)雜的天氣條件，減少交通事故的發(fā)生 。 此外，西安交通大學(xué)搭建了 Spingrobot 智能車實(shí)驗(yàn)平臺，并于 2020 年10 月成功完成在敦煌 “ 新絲綢之路 ” 活動中的演示。同濟(jì)大學(xué) 2020 年研發(fā)了一輛無人駕駛清潔能源電動 游覽車，最高時(shí)速為 50km/h，可應(yīng)用于人們觀光旅游。吉林大學(xué)和中科院沈陽自動化所在無人駕駛智能車方面也研究較早，取得不少成果 。 智能車有著極為廣泛的應(yīng)用前景。結(jié)合傳感器技術(shù)和自動駕駛技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)汽車的自適應(yīng)巡航并把車開得又快又穩(wěn)、安全可靠；汽車夜間行駛時(shí)，如果裝上紅外攝像頭，就能實(shí)現(xiàn)夜晚汽車的安全輔助駕駛；他也可以工作在倉庫、碼頭、工廠或危險(xiǎn)、有毒、有害的工作環(huán)境里，此外他還能擔(dān)當(dāng)起無人值守的巡邏監(jiān)視、物料的運(yùn)輸、消防滅火等任務(wù)。在普通家庭轎車消費(fèi)中，智能車的研發(fā)也是很有價(jià)值的，比如霧天能見度差，人工駕駛 經(jīng)常發(fā)生碰撞，如果用上這種設(shè)備，激光雷達(dá)會自動探測到前方的障礙物，電腦會控制車輛西安工業(yè)大北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文） 3 自動停下來，撞車就不會發(fā)生了。 自動走迷宮小車意義 自動走迷宮小車也可以說是一種智能車，他具有智能行為 能夠 自動尋找路線 ，自動尋找最佳路徑 。 當(dāng)今社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，人們生活水平不斷提高， 擁有私家車已不再是夢想，它正 逐步 走進(jìn) 每家每戶， 汽車的日益增多也 隨之帶 來許多問題 。比如 交通阻塞、交通事故、能源消費(fèi)和環(huán)境污染等社會問題日趨惡化，交通阻塞造成的經(jīng)濟(jì)損失巨大 。 自動走迷宮小車在迷宮中 自動搜尋路線這種系統(tǒng)可以應(yīng)用