【正文】 L 開路 開路 停止 H L 開路 開路 停止 BA6845FS 電氣曲線特性： 圖 電氣曲線特性 BA6845FS 三視圖 ： 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 圖 BA6845FS三視圖 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 需求分析 : 自動(dòng)走迷宮小車 需要在迷宮中快速的進(jìn)行 90176。 ； 輸出最大電流： 1000mA； 輸出電壓： ～ ； BA6845FS 方框圖 : 圖 BA6845FS 方框圖 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 BA6845FS 是一個(gè)最大輸出 為 安培 的 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng) 芯片 。細(xì)分能增加電機(jī)平穩(wěn)性，通常步進(jìn)電機(jī)都有低頻振動(dòng)的特點(diǎn)，通過加大細(xì)分可以改善，使電機(jī)運(yùn)行非常平穩(wěn)。/176。 電機(jī)的共振點(diǎn)：步進(jìn)電機(jī)均有固定的共振區(qū)域，二、四相感應(yīng)子式的共振區(qū)一般在 180250pps 之間（步距角 度）或在 400pps 左右（步距角為），電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓越高，電機(jī)電流越大，負(fù)載越輕，電機(jī)體積越小，則共振區(qū)向上偏移，反之亦然，為使電機(jī)輸出電矩大，不失步和整個(gè)系統(tǒng)的噪音降低，一般工作點(diǎn)均應(yīng)偏移共振區(qū)較多。 最大空載的運(yùn)行頻率： 電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式，電壓及額定電流下，電機(jī)不帶負(fù)載的最高轉(zhuǎn)速頻率。 失步： 電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù)。 雖然靜轉(zhuǎn)矩與電磁激磁安匝數(shù)成正比，與定齒轉(zhuǎn)子間的氣隙有關(guān)，但過分采用減小氣隙，增加激磁安匝來提高靜力矩是不可取的，這樣會(huì)造成電機(jī)的發(fā)熱及機(jī)械噪音。 θ=360度（轉(zhuǎn)子齒數(shù) J*運(yùn)行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒為 50 齒電機(jī)為例。以機(jī)座號(hào)（電機(jī)外徑）可分為： 42BYG(BYG 為感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)代號(hào)）、57BYG、 86BYG、 110BYG、（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)），而像 70BYG、 90BYG、 130BYG 等均為國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。一個(gè)四相電機(jī)可以作四相運(yùn)行，也可以作二相運(yùn)行。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為 度而五相步進(jìn)角一般為 度。 步進(jìn)電機(jī)分類 現(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（ VR）、永磁式步進(jìn)電機(jī)（ PM）、 混合式步進(jìn)電機(jī) （ HB）和單相式步進(jìn)電機(jī)等。 (2)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向 如果給定工作方式正序換相通電，步進(jìn)電機(jī)正 轉(zhuǎn)，如果按反序通電換相，則電機(jī)就反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動(dòng)機(jī)各相繞組的通電順序來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng) 。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場(chǎng)轉(zhuǎn)一個(gè)角度。比如，當(dāng)人們說 的步進(jìn)電機(jī)，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為 的步進(jìn)電機(jī)。如果使用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，則 ‘ 相數(shù) ’ 將變得沒有意義，用戶只需在驅(qū)動(dòng)器上改變細(xì)分?jǐn)?shù)，就可以改變步距角。 、五相的為 176。電機(jī)相數(shù)不同，其步距角也不同，一般二相電機(jī)的步距角為176。 （表示半步工作時(shí)為 176。 步進(jìn)電機(jī)是一種 感應(yīng)電機(jī) ，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制電流，用這 種電流為步進(jìn)電機(jī)供電，步進(jìn)電機(jī)才能正常工作，驅(qū)動(dòng)器就是為步進(jìn)電機(jī)分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制器 。 額定電壓 :12V 電阻 :50Ω 步進(jìn)電機(jī)簡(jiǎn)介 概述： 步進(jìn)電機(jī)是將電 脈沖 信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。 經(jīng) 以上 計(jì)算 判斷 得知 ， 我設(shè)計(jì)的 自動(dòng)走迷宮小車所 選 用的步進(jìn)電機(jī)是：PM35S048 永磁式步進(jìn)電機(jī) 。n/60 把 n=1000 轉(zhuǎn) /分鐘 帶入上式算出： Ω =105 度 /秒 BA6845FS 最大輸出為 安培 ，步進(jìn)電機(jī)選 12V，則 P=12W，把 P=12W 代入 P= Ω 但是那已經(jīng)沒有什么實(shí)際意義 。 米 P=2πfM/400( 半步工作） 其中 f為每秒脈沖數(shù)（簡(jiǎn)稱 PPS) 步進(jìn)電機(jī)選擇： 小車選用 2 相 4 線制步進(jìn)電機(jī)，步距角為 度 / 度 （ 兩相步進(jìn)電機(jī)在西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 定子上只有兩個(gè)繞組，有四根出線，整步為 176。直接起動(dòng)時(shí)（一般由低速）時(shí)二種負(fù)載均要考慮，加速起動(dòng)時(shí)主要考慮慣性負(fù)載，恒速運(yùn)行進(jìn)只要考慮摩擦負(fù)載。目前市場(chǎng)上步進(jìn)電機(jī)的步距角一般有 度 / 度（五相電機(jī)）、 / 度（二、四相電機(jī)）、 度 /3度（三相電機(jī)）等。 步進(jìn)電機(jī)模塊設(shè)計(jì)及功能 步進(jìn)電機(jī) 需求分析和 選取原則 步進(jìn)電機(jī)有步距角（涉及到相數(shù)）、靜轉(zhuǎn)矩、及電流三大要素組成。；小封裝： GPIO 器件提供最小的封裝尺寸 ― 3mm x 3mm QFN! ；低成本：您不用為沒有使用的功能買單！ ； 快速上市：不需要編寫額外的代碼、文檔，不需要任何維護(hù)工作！ ； 靈活的燈光控制： 內(nèi)置多路高分辨率的 PWM 輸出。 GPIO 電路 圖 GPIO電路 當(dāng)微控制器或芯片組沒有足夠的 I/O 端口，或當(dāng)系 統(tǒng)需要采用遠(yuǎn)端串行通信或控制時(shí)， GPIO 產(chǎn)品能夠提供額外的控制和監(jiān)視功能。該總線雙向通信，可以實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸和接收。簡(jiǎn)化的流程為先固定器件到電路板上，再用 JTAG 編程，從而大大加快工程進(jìn)度。 圖 晶振電路 圖 晶振全程是叫晶體震蕩器，在系統(tǒng)里晶振的作用非常大，他結(jié)合系統(tǒng)內(nèi)部的電路，產(chǎn)生系統(tǒng)所必須的時(shí)鐘頻率，一切指令的 執(zhí)行都是建立在這個(gè)基礎(chǔ)上的，晶振的提供的時(shí)鐘頻率越高，那系統(tǒng)的運(yùn)行速度也就越快。 － 采用為小型嵌入式應(yīng)用方案而優(yōu)化的 32 位 ARM174。的 Thumb2 指令集來降低內(nèi)存的需求量，進(jìn)而降低成本。小車在迷宮中行走我要時(shí)時(shí)掌握小車的具 體狀態(tài)，還應(yīng)設(shè)計(jì)顯示單元。 第一：迷宮尺寸的限制，小車不能過長(zhǎng)； 第二：小車的電機(jī)不能過小，要提供足夠的動(dòng)力； 第三：保證用做簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)完成設(shè)計(jì)。也就是說小車的寬度大概就是 8cm～ 9cm。我設(shè)計(jì)的小車也是如此，發(fā)動(dòng)機(jī)就是小車的動(dòng)力裝置，底盤就是小車的電路附著板，車身就是小車的整體框架，電氣設(shè)備就是小車的電路部分。 小車具有以下特點(diǎn)： （ 1） 體積小，寬度只有迷宮格的一半； （ 2） 五組可測(cè)距的紅外線傳感器，靈敏度方便現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)； （ 3） 電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)，控制容易； （ 4） 電池為 2200mAh， 的可充電鋰電池； （ 5） 支持電池的電壓監(jiān)測(cè)，避免電量不足帶來的麻煩； （ 6） 一個(gè)按鍵，完全滿足了實(shí)際需要； （ 7） 預(yù)留了 6 個(gè) GPIO 口，一個(gè)串口，一個(gè) SPI 接口。如圖 圖 迷宮 自動(dòng)走迷宮小車 是使用嵌入式微控制器、傳感器和機(jī)電運(yùn)動(dòng)部件構(gòu)成的一種智能行走裝置 。 所研究的工作主要包括： 系統(tǒng)的需求分析：對(duì)現(xiàn)有的系統(tǒng)進(jìn)行研究，確定系統(tǒng)的方案。傳感器就是 小車 的眼睛，用來獲取各方面的信息，送到 LM3S615（ 微控制器 ）中處理，然后驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，由步進(jìn)電機(jī)執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，包括加減速，轉(zhuǎn)彎，停止。 有組數(shù)據(jù) 我們看看： 隨著社會(huì)對(duì)汽車節(jié)能、環(huán)保、安全要求的日益嚴(yán)格以及人們對(duì)乘坐舒適性、駕駛便捷性要求的日益提 升，電子化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化成為汽車產(chǎn)品先進(jìn)性的重要體現(xiàn)。 當(dāng)今社會(huì)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(mèng)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 。 智能車有著極為廣泛的應(yīng)用前景。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 。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。 2020 年 6月，國(guó)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(guó)內(nèi)最高紀(jì)錄。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況 我國(guó)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(guó)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。 研究背景 近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)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。 智能汽車首先有一套導(dǎo)航信息資料庫(kù)，存有全國(guó)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(chǎng) )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(kù)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(cè)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(cè)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(dòng)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(dòng)駕駛系統(tǒng)，用于控制汽車的點(diǎn)火、改變速度 和轉(zhuǎn)向等。 關(guān)鍵詞： 步進(jìn)電機(jī)、 PWM 控制、光電傳感器 ii Auto Maze car system hardware design Abstract The content of this thesis is a hardware device Maze car. Car Maze briefly introduced the basic ponents, Systematic analysis of the car structure and working principle of the various parts. On this basis, the hardware design of the device conducted indepth study. Car to plete the maze in the unknown selfidentification, From the start line to finish quickly and return to the starting point, Walking again, choose the best path to plete walk, Complete access to the location of the correction also. Maze car is LM3S615 microprocessor as the system control, Photoelectric sensor to track the image information, PWM control techniques through the pletion of the car39。 簡(jiǎn)要地介紹了 小車走迷宮 的基本 組成 ，系統(tǒng)地分析了 小車各部分結(jié)構(gòu)及其工作原理 。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu) 送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目： 自動(dòng)走迷宮小車系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 指導(dǎo)教師評(píng)閱書 指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)： 一、撰寫（設(shè)計(jì)）過程 學(xué)生在論文（設(shè)計(jì)）過程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及 格 □ 不及格 學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)、技能的扎實(shí)程度 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和專業(yè)技能分析和解決問題的能力 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計(jì)方案的合理性 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）期間的出勤情況 □