【正文】 結(jié)合上面對電源的需求分析，各個模塊之間的供電進行拼接，我確定了電源供電結(jié)構(gòu)，：步進電機驅(qū)動LED顯示微處理器LM3S615步進電機GPIO 系統(tǒng)供電框圖 電源電路： ，經(jīng)芯片SPX1117穩(wěn)壓。經(jīng)過以上的考慮，在小車系統(tǒng)供電方案中選擇方案二。一般情況下對電池高電壓降壓成為低電壓是把經(jīng)過LDO壓差線性穩(wěn)壓器進行穩(wěn)壓，LDO具有成本低，噪音低，靜態(tài)電流小的特點。以上三種方案都具有可信性，設(shè)計電路的原則是簡單、明了，所以最先放棄了第三種方案。方案二：。通過以上分析我可以得知整個系統(tǒng)需要的供電電壓為兩種：。傳感器供電分析：，設(shè)計要求給出了選用2200mAh， 的可充電鋰電池為小車供電。：充電鋰電池步進電機驅(qū)動LED顯示微處理器LM3S615步進電機GPIO 供電需求框圖 電源需求分析步進電機及其驅(qū)動芯片供電分析：自動走迷宮小車設(shè)計了兩個永磁式步進電機，系統(tǒng)直接把電池的輸出電壓連接到電機的驅(qū)動芯片上。它給系統(tǒng)提供電能，維持系統(tǒng)正常運行。ZLG7289B 可廣泛地應(yīng)用于儀器儀表，工業(yè)控制器，條形顯示器，控制面板等領(lǐng)域。ZLG7289B 采用SPI 串行總線與微控制器接口，僅占用少數(shù)幾根I/O 口線。ZLG7289B 內(nèi)部含有顯示譯碼器，可直接接受BCD 碼或16 進制碼，并同時具有2 種譯碼方式。其中圖3 是讀按鍵值的時序圖，只有當INT 引腳出現(xiàn)下跳沿時才允許去讀取按鍵值，否則將得不到有意義的數(shù)據(jù)。DIO 信號是雙向的，必須接到微控制器上具有雙向功能的I/O 上 。 ZLG7289B結(jié)構(gòu)及其功能（a)引腳圖ZLG7289B共有28個管腳 ZLG7289引腳圖 ZLG7289B各引腳功能引腳序號 引腳名稱 功能描述1 RTCC 接電源2 Vcc 電源，＋～6V3 NC 懸空4 GND 接地5 NC 懸空6 CS SPI總線片選信號，低電平有效7 CLK SPI總線時鐘輸入信號，上升沿有效8 DIO SPI 總線數(shù)據(jù)信號，雙向9 INT 鍵盤中斷請求信號，低電平（下降沿）有效10 SG/KR0 數(shù)碼管g 段／鍵盤行信號011 SF/KR1 數(shù)碼管f 段／鍵盤行信號112 SE/KR2 數(shù)碼管e 段／鍵盤行信號213 SD/KR3 數(shù)碼管d 段／鍵盤行信號314 SC/KR4 數(shù)碼管c 段／鍵盤行信號415 SB/KR5 數(shù)碼管b 段／鍵盤行信號516 SA/KR6 數(shù)碼管a 段／鍵盤行信號617 DP/KR7 數(shù)碼管dp 段／鍵盤行信號718 DIG0/KC0 數(shù)碼管字選信號0／鍵盤列信號019 DIG1/KC1 數(shù)碼管字選信號1／鍵盤列信號120 DIG2/KC2 數(shù)碼管字選信號2／鍵盤列信號221 DIG3/KC3 數(shù)碼管字選信號3／鍵盤列信號322 DIG4/KC4 數(shù)碼管字選信號4／鍵盤列信號423 DIG5/KC5 數(shù)碼管字選信號5／鍵盤列信號524 DIG6/KC6 數(shù)碼管字選信號6／鍵盤列信號625 DIG7/KC7 數(shù)碼管字選信號7／鍵盤列信號726 OSC2 晶振輸出信號27 OSC1 晶振輸入信號28 RST 復位信號，低電平有效ZLG7289B 與微控制器的接口采用3 線制SPI 串行總線，由CS、CLK 和DIO 這3 根信號線組成。 數(shù)碼管顯示8個數(shù)碼管為了方便期間從左到右分別編號1～8。 顯示電路ZLG7289B可控制8*8即64個按鍵，在多數(shù)應(yīng)用當中可能用不到太多的按鍵，可按列裁減鍵盤，則相應(yīng)列的位選電阻可以省略。下拉電阻取100KΩ，位選電阻取10KΩ。為了使鍵盤掃描得以正常進行，下拉電阻R1～R8 和位選電阻RR11 是必須的。如果要增大數(shù)碼管的亮度，可以適當減小電阻值，最低200Ω。LED1 和 LED2 是4 位聯(lián)體式數(shù)碼管，共同組成完整的8 位，當然還可以采用其它的組合方式，如4 只雙聯(lián)體式數(shù)碼管。復位信號是低電平有效，一般只需外接簡單的RC 復位電路，也可以通過直接拉低RST 引腳的方法進行復位。CON2是ZLG7289B 與微控制器的接口。U1就是ZLG7289B。 調(diào)節(jié)U3示意圖 顯示單元 數(shù)碼管連接設(shè)計顯示單元我所采用的是8個LED數(shù)碼管，8個數(shù)碼管顯示不同的數(shù)字代表小車不同的行進狀態(tài)。 調(diào)節(jié)U4示意圖調(diào)節(jié)U3的靈敏度：建立如下所示的迷宮，使左右兩側(cè)的U1和U5傳感器剛好越過擋板的一端，探測不到擋板，這時第三個數(shù)碼管剛好能指示出U3傳感器能微弱的探測到前方擋板。使小車靠近左側(cè)擋板約20mm，調(diào)節(jié)W2，使第二個數(shù)碼管剛好能穩(wěn)定的點亮。 調(diào)節(jié)U1示意圖下圖是調(diào)節(jié)W5設(shè)置U5傳感器靈敏度的示意圖，方法同上，小車靠近左側(cè)5mm時，第五個數(shù)碼管能穩(wěn)定的點亮第一個段，第二個段剛好不亮或出于微弱的閃爍狀態(tài)。調(diào)節(jié)U1和U5的靈敏度：建立如圖所示的迷宮，通過調(diào)節(jié)W1設(shè)置U1傳感器。本設(shè)計也是利用這個特性來完成測距，在不改變驅(qū)動電流和電壓的情況下，改變載波頻率就可以判斷出障礙物的遠近。前面曾提過，一個接收頭含有一個中心頻率為38KHz的帶通濾波器，當紅外線的載波頻率為38KHz時，經(jīng)過濾波器衰減最小。若加一塊D/A，不但方便改變驅(qū)動電壓，也適用于自動控制。如何控制紅外線的發(fā)射強度呢？最直接的方法就是改變驅(qū)動電流或者電壓。同理，如果發(fā)射的紅外線越強，那么傳感器能“看見”的范圍也就越廣。如果使用調(diào)制的一體化接收頭，抗干擾的性能提高了，但是由于檢測信號輸出的數(shù)字信號，這樣通過檢測傳感器輸出信號的強弱來計算距離的方法就行不通了。W4于RF4組成紅外線發(fā)射電路，控制紅外線發(fā)射的端口連接到微控制器，在五組傳感器里，RFRFRF5共同連接到微控制器的PE0端口；RFRF4共同連接到微控制器的PB0端口,紅外接收頭U1～U5的輸出信號分別連接到微控制器的PB1～PB5端口。 紅外檢測電路PF4為紅外發(fā)射頭，W4為限流可調(diào)電阻，用來調(diào)節(jié)發(fā)射紅外線的強度。該接收頭內(nèi)部集成自動增益控制電路、帶通濾波電路、解碼電路及輸出驅(qū)動器。迷宮的構(gòu)造是兩邊都有障礙，遇到死角時三面均為障礙物，小車采用方案二會比采用方案一在復雜環(huán)境中收集到的信息量多，經(jīng)微處理器判斷，能夠更準確的確定小車的位置。微處理器上的紅外接頭是一體化的紅外接收頭。比紫光光波長更短的光叫紫外線，比紅光波長更長的光叫紅外線。人的眼睛能看到的可見光按波長從長到短排列，依次為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。光傳感器不只局限于對光的探測，它還可以作為探測元件組成其他傳感器，對許多非電量進行檢測，只要將這些非電量轉(zhuǎn)換為光信號的變化即可。 紅外傳感器介紹紅外傳感器屬于光敏傳感器，它是最常見的傳感器之一。這是因為傳感器對標準輸入信號的響應(yīng)容易用實驗方法求得，并且它對標準輸入信號的響應(yīng)與它對任意輸入信號的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。傳感器動態(tài)特性：所謂動態(tài)特性，是指傳感器在輸入變化時，它的輸出的特性。（5）漂移：傳感器的漂移是指在輸入量不變的情況下，傳感器輸出量隨著時間變化，次現(xiàn)象稱為漂移。對于同一大小的輸入信號，傳感器的正反行程輸出信號大小不相等，這個差值稱為遲滯差值。用S表示靈敏度。（2）靈敏度：靈敏度是傳感器靜態(tài)特性的一個重要指標。（1）線性度：指傳感器輸出量與輸入量之間的實際關(guān)系曲線偏離擬合直線的程度。因為這時輸入量和輸出量都和時間無關(guān)，所以它們之間的關(guān)系，即傳感器的靜態(tài)特性可用一個不含時間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標，把與其對應(yīng)的輸出量作縱坐標而畫出的特性曲線來描述。我選用紅外測距傳感器。超聲波A發(fā)出的聲波，經(jīng)過鏡面反射，被傳感器B和C獲得，這時B和C會根據(jù)這個信號來計算距離值，從而無法獲得正確的測量。其次鏡面反射即，在特定的角度下，發(fā)出的聲波被光滑的物體鏡面反射出去，因此無法產(chǎn)生回波，也就無法產(chǎn)生距離讀數(shù)。最終選擇紅外測距傳感器，原因有以下幾點:第一:超聲波傳感器優(yōu)點是應(yīng)用起來原理簡單，也很方便，成本也很低。方案三:紅外測距傳感器紅外測距傳感器利用紅外信號遇到障礙物距離的不同反射的強度也不同的原理，進行障礙物遠近的檢測。它具有能實現(xiàn)無接觸遠距離測量，速度快，精度高，量程大，抗光、電干擾能力強等特點。記錄并處理從光脈沖發(fā)出到返回被接收所經(jīng)歷的時間，即可測定目標距離。部分散射光返回到傳感器接收器，被光學系統(tǒng)接收后成像到雪崩光電二極管上。方案二：激光測距傳感器激光傳感器算是新型測量儀表，工作時，先由激光二極管對準目標發(fā)射激光脈沖。另外，它也有折射和反射現(xiàn)象，并且在傳播過程中有衰減。超聲波是一種在彈性介質(zhì)中的機械振蕩，有兩種形式：橫向振蕩（橫波）及縱和振蕩（縱波）。供電電壓為5V~6V。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波，碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。超聲波是一種振動頻率高于聲波的機械波，由換能晶片在電壓的激勵下發(fā)生振動產(chǎn)生的，它具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點。即可以指出沒有障礙物、檢測到障礙物和障礙物考的太近三種狀態(tài)。即可以判斷一定距離范圍內(nèi)是否存在障礙物。小車自動走迷宮要實現(xiàn)自動這個功能我的理解是：當把小車放置在迷宮起點或者迷宮任意位置時，小車能夠自動搜尋路線或者自動調(diào)整小車位置。這樣的好處是在無需更改電機的情況下，電機的步進角分辨率提高了一倍，且電機運行相對安靜一些。當按以上相序?qū)﹄姍C通電，產(chǎn)生的電流矢量則可以把一個圓分割成8份，： 時序分割圖半步驅(qū)動一方面使電機的步進分辨率提高了一倍，且電機運轉(zhuǎn)會更為平穩(wěn)。當然，可以直接通以和單相通電流相等的電流，結(jié)果是電機轉(zhuǎn)動過程中的力矩不恒定，但它帶來的好處是驅(qū)動電路或軟件編寫的簡化。 步進電機連接圖下圖是半步驅(qū)動方式中，電機定子的電流次序示意圖： 定子電流次序圖由上圖可見，半步驅(qū)動方式的比整步驅(qū)動方式相對復雜一些，在同一時刻，可能兩個相都需要被通電，如果要求電機轉(zhuǎn)動的力矩平穩(wěn)，則需要在兩相同時通電時，通電電流應(yīng)該為單相通電電流的sin(45176。因為從宏觀上看，電機轉(zhuǎn)子始終跟隨電機定子合成的磁場方向。設(shè)計選擇半步驅(qū)動。176。2P1． 功率損耗最大；2． 溫度上升快；3． 轉(zhuǎn)矩較大；4． 不僅是較穩(wěn)定。我們對三種驅(qū)動方式進行比較: 三種驅(qū)動方式比較步進角度功率損耗特性單拍驅(qū)動176。/2)。的步進電機，半步驅(qū)動是每走一步，176。的步進電機，176。微步驅(qū)動技術(shù)水平和造價較高，出于整個系統(tǒng)的需求分析小車的驅(qū)動方式在單拍驅(qū)動、整步驅(qū)動、半步驅(qū)動中選擇。所以說驅(qū)動方式的選擇是很重要的。四個輸入控制端IN1IN1IN2IN22分別接在微控制器LM3S615的PDPDPDPD7四個端口。四個輸入控制端IN1IN1IN2IN22分別接到微控制器LM3S615的PD0、PDPDPD3四個端口。微處理器、步進電機和步進電機驅(qū)動芯片之間連接次序是：步進電機連接步進電機驅(qū)動芯片，步進電機驅(qū)動芯片再和微控制器相連，步進電機和微控制器不直接連接?；?80176。BA6845FS芯片的特點：低輸出飽和電壓；具有節(jié)點電路；具有熱關(guān)斷電路。邏輯輸入允許三種輸出模式：前進，后退，和節(jié)能?！?5176。設(shè)計選用BA6845FS作為步進電機的驅(qū)動芯片。 3. 驅(qū)動器的細分：細分是控制精度的標志，通過增大細分能改善精度。額定電壓12V，電阻50Ω）芯片選擇原則：：電流是判斷驅(qū)動器能力的大小，是選擇驅(qū)動器的重要指標之一，通常驅(qū)動器的最大電流要略大于電機標稱電流，、。176。 電機正反轉(zhuǎn)控制： 當電機繞組通電時序為ABBCCDDA或()時為正轉(zhuǎn)，通電時序為DACDBCAB或()時為反轉(zhuǎn)。 電機一旦選定，電機的靜力矩確定，而動態(tài)力矩卻不然，電機的動態(tài)力矩取決于電機運行時的平均電流（而非靜態(tài)電流），平均電