【正文】 和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，電機則轉(zhuǎn)過一個步距角，同時步進電機只有周期性的無累積誤差，精度高。因此，當(dāng)它轉(zhuǎn)一圈后，沒有累計誤差，具有良好的跟隨性 ； 2． 電機停轉(zhuǎn)的時候具有最大的轉(zhuǎn)矩（當(dāng)繞組激磁時）； 由于每步的精度在 3%5%，而且不會將一步的誤差積累到下一步因而有較好的位置精度和運動的重復(fù)性； 步進電動機的動態(tài)響應(yīng)快，易于啟停、正反轉(zhuǎn)及變速 ； 由于沒有電刷，可靠 性較高，因此電機的壽命僅僅取決于軸承的壽命； 電機的響應(yīng)僅由數(shù)字輸入脈沖確定，因而可以采用開環(huán)控制，這使得電機的結(jié)構(gòu)可以比較簡單而且控制成本 ； 低速下仍能獲得較大轉(zhuǎn)距，因此一般可以不用減速器而直接驅(qū)動負(fù)載 ； 由于速度正比于脈沖頻率，因而有比較寬的轉(zhuǎn)速范圍。開環(huán)控制意味著不需要關(guān)于（轉(zhuǎn)子）位置方面的反饋信息。 雖然步進電機已被廣泛地應(yīng)用，但步進電機并不能象普通的直流電機，交流電機在常規(guī)下使用。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 167。定子的作用是產(chǎn)生主磁場和在機械上支撐電機，它的組成部分有主磁極、換向極、機座、端蓋和軸承 等，電刷也用電刷座固定在定子上。 直流電動機雖不及交流電動機結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、維護方便、運行可靠，但由于長期以來交流電動機的調(diào)速問題未能得到滿意的解決，在此之前，直流電動機具有交流電動機所不能比擬的良好的啟動性能和調(diào)速性能。 直流電機的調(diào)速采用調(diào)壓調(diào)速 。 所謂脈寬調(diào)制 (PWM)，就是使功率放大器中的大功率晶體管工作在開關(guān)狀態(tài)下，開關(guān)頻率與加在晶體管上的輸入電壓保持恒定，根據(jù)控制信號的大小來改變每一周期內(nèi)“接通”和“斷開”的時間長短，即改變“接通”脈寬，使晶體管輸出到電動機電樞上電壓的占空比改變，從而改變電動機電樞上的平均電壓，完成電動機轉(zhuǎn)速的控制。由于 PWM 調(diào)速系統(tǒng)開關(guān)工作頻率高（約為 2kHz），遠高于轉(zhuǎn)子所能跟隨的頻率，避開了機械共振區(qū)。 PWM 調(diào)速系統(tǒng)的開關(guān)工作頻率高，僅靠電樞繞組本身的電感濾波即可獲得脈動很小的電樞電流，因此低速工作非常平滑、穩(wěn)定，調(diào)速可達 1： 10000 或更高。 PWM 調(diào)速系統(tǒng)反應(yīng)速度很快，具有很寬的頻帶。 PWM 的 另 一個優(yōu)點是從處理器到被控系統(tǒng)信號都是數(shù)字形式的，無需進行 數(shù)模轉(zhuǎn)換 。 PWM 調(diào)速系統(tǒng)的主要缺點是不能承載高的過載電流，功率還不能做的很大，故在小功率的驅(qū)動裝置中，大多采用性能優(yōu)異的 PWM 調(diào)速系統(tǒng)。 167。如果不需要調(diào)速，只要使用繼電器即可；但如果需要調(diào)速，可以使用三極管，場效應(yīng)管等開關(guān)元件實現(xiàn) PWM（脈沖寬度調(diào)制）調(diào)速。 輸出電流和電壓范圍，它決定著電路能驅(qū)動多大功率的電機。要提高電路的效率，可 以從保證功率器件的開關(guān)工作狀態(tài)和防止共態(tài)導(dǎo)通（ H橋或推挽電路可能出現(xiàn)的一個問題，即兩個功率器件同時導(dǎo)通使電源短路）入手。功率電路對其輸入端應(yīng)有良好的信號隔離，防止有高電壓大電流進入主控電路，這可以用高的輸入阻抗或者光電耦合器實現(xiàn)隔離。共態(tài)導(dǎo)通可以引起電源電壓的瞬間下降造成高頻電源污染；大的電流可能導(dǎo)致地線電位浮動。電機驅(qū)動電路應(yīng)該盡可能做到，無論加上何種控制信號，何種無源負(fù)載，電路都是安全的。直流電機的驅(qū)動方法很多， 本設(shè)計 采用集成橋式電機專用驅(qū)動芯片 L298N。 L298N 是 ST 公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機驅(qū)動芯片。 主要特點是：工作電壓高，最高工作電壓可達 46V；輸出電流畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 大，瞬間峰值電流可達 3A，持續(xù)工作電流為 2A； 額定功率 25W； 轉(zhuǎn)速可調(diào) ，抗干擾能力強 ， 具有過電壓和過電流保護 ； 可單獨控制兩臺直流電機 ， PWM脈寬平滑調(diào)速 ， 可實現(xiàn)正反轉(zhuǎn) 。 圖 24 是其引腳圖 。 引腳 A， B 可用于 輸入 PWM 脈寬調(diào)制信號對 電機進行調(diào)速 控制。（如果信號端 IN1 接低電平， IN2接高電平，電機 M1 反轉(zhuǎn)。（反之則反轉(zhuǎn)）， PWM 信號端A 控制 M1 調(diào)速， PWM 信號端 B 控制 M2 調(diào)速。 用 L298N 驅(qū)動電機的電路 如 圖 25。 控制端 IN IN ININ4 分別與 P1 口的 、 、 、 相連。 OUT OUT2 接電機 M1， OUT OUT4 接電機 M2。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 第 3 章 硬件 電路設(shè)計 167。 鍵盤按其結(jié)構(gòu)形式可分為 編碼 式 鍵盤 和 非編碼 式 鍵盤 。 167。 如下圖 31。由于按鈕是機械觸點，當(dāng)機械觸點斷開、閉合時，會有抖動動，輸入端的波形如圖 32 所示。 為使 CPU 能正確地讀出 輸入 口的狀態(tài)，對每一次按鈕只作一次響應(yīng)，就必須考慮如何去除抖動，常用的去抖動的辦法有兩種：硬件辦法和軟件辦法。軟件法其實很簡單，就是在單片機獲得 輸入口 為低的信息后，不是立即認(rèn)定 S 已被按下，而是延時 10 毫秒或更長一些時間后再次檢測 輸入 口 ，如果仍為低，說明 S 的確按下了，這實際上是避開了按鈕按下時的抖動時間。不過一般情況下，畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 我們常常不對 按鈕釋放 的后沿進行處理，實踐證明，也能滿足 要求。 鍵盤接口電路 鍵盤與單片機的連接 如圖 33。 各鍵功能如下： S1：當(dāng) S1 按下時小車左轉(zhuǎn)； S2：當(dāng) S2 按下時小車右轉(zhuǎn)； S3：當(dāng) S3 按下時小車加速行駛； S4：當(dāng) S4 按下時小車減速行駛； S5：當(dāng)按 S5 鍵時 小車前進； S6：當(dāng)按 S6 鍵時小車后退； 167。 LED 顯示器集微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息處理于一體，以其色彩鮮艷、動態(tài)范圍廣、亮度高、壽命長、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，成為最具優(yōu)勢的新一代顯示媒體，目前， LED 顯示器已廣泛應(yīng)用于大型廣場、商業(yè)廣告、體育場館、信息傳播、新聞發(fā)布、證券交易等，可以滿足不同環(huán)境的需要。 167。 將七段 發(fā)光二極管 陰極連在一起，稱為共陰接法，當(dāng)某個字段的陽極為高電平時，對應(yīng)的字段就點亮。 如圖 34 所示。所謂靜態(tài)顯示，就是顯示某一字 符時，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定的導(dǎo)通或截止，這種方式，每一顯示位都需要一個八位輸出口控制，占用的硬件較多，一般僅用于顯示器位數(shù)較少的場合。對每一位顯示器而言，每隔一段時間點亮一次。動態(tài)顯示器因其硬件成本較低 ，多數(shù)顯示時常常采用。各段碼位的對應(yīng)關(guān)系如 表 31。 表 32 LED 顯示器的顯示段碼 字型 共陽極段碼 共陰極段碼 字型 共陽極段碼 共陰極段碼 0 C0H 3FH 8 80H 7FH 1 F9H 06H 9 90H 6FH 2 A4H 5BH A 88H 77H 3 B0H 4FH B 83H 7CH 4 99H 66H C C6H 39H 5 92H 6DH D A1H 5EH 6 82H 7DH E 86H 79H 7 F9H 07H F 84H 71H 167。 P1 口作為掃描口，接顯示器的公共極，選擇顯示器。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 第 4 章 通信電路設(shè)計 167。 該電路采用 MAX202 芯片把 TTL電平轉(zhuǎn)換成 RS232 電平格式，可以用于單片機與微機通信，以及單片機與單片機之間的通信，并提供了一個 DB9 的接口，為單片機與其他具有 RS232接口的通信端口 。 167。 紅外通訊技術(shù)簡介 紅外數(shù)據(jù)通訊指的是兩臺設(shè)備 之間通過紅外線進行無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N數(shù)據(jù)傳輸方式 。ｍ之間。紅外通訊的最大特點在于它替代了設(shè)備與設(shè)備之間傳統(tǒng)的線纜連接，進而擺畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 脫了不同平臺設(shè)備連接時對于特制接口的要求，使得跨平臺設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換簡單到只需彼此相對。 紅外信號 圖 42紅外通訊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 167。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i o nS iz eBD a t e : 7 J u n 2 01 0 S h e e t of F il e : F : \ 小利 \ 畢業(yè)設(shè)計 \ M y D e s i g b D r a w n B y:S6S5S4S3S2S1E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 10/ T1P 11/ T2P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U6V C CV C CD2L E DR410 0RR54K 7Q2P N PS1S W P BS2S W P BS3S W P BS4S W P BS1S2S3S4S5S6S5S W S P S TS6S W S P S TABCDEFGDpD I G 012 A11F10D I G 19D I G 28B7D2Dp3C4G5D I G 36E1M G 37L E G 4EDDpCGS E G 0AFBQ1P N P R61KS E G 0V C C D5D i od e 1N 41 48 圖 43 紅外發(fā)射電路 紅外 發(fā)射 的基本原理是發(fā)送端將基帶二進制信號調(diào)制為一系列的脈沖信紅外 編碼解碼器 紅外 發(fā)射器 紅外 接收器 紅紅 串行 信號 畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 號，再通過紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號。 P0口作為 段數(shù)據(jù)口，接 LED顯示 器的各段， 輸出相應(yīng)位的顯示數(shù)據(jù)的段數(shù)據(jù)，使某一位顯示出一個字符 。顯示紅外發(fā)射管發(fā)出脈沖的個數(shù)。當(dāng)它接收到遙控器的發(fā)射信號后，通過單片機控制兩臺電機的運動，從而控制小車的運動。 Protel 99SE 內(nèi)容介 紹 Protel99 SE 共分 5 個模塊，分別是原理圖設(shè)計、 PCB 設(shè)計（包含信號完整性分析 ）、 自動布線器、原理圖混合信號仿真、 PLD 設(shè)計。關(guān)閉文件，可以用鼠標(biāo)右鍵，選擇 Close。 167。 進入選擇新建文件 類型，主要是選擇新建原理圖還是新建 PCB 文件 。放置過程中， 按空格鍵 可 改變元件的角度， 放置好了元件，下一步就是連線了 ，點擊 placewire 即可連線。 然后，進行電氣規(guī)則檢查，點擊 ToolsERC,再點擊 OK 即可。 如果原理圖中有錯誤，會有紅色 的“ *”標(biāo)注在原理圖中。 再彈出一個列表，這個就是網(wǎng)絡(luò)表的內(nèi)容 。還是 new（新建） ， 選擇 PCB 類 型， 雙擊進入 PCB界面 。 如果封裝和標(biāo)號等都沒有錯誤，就會成功加載顯示 all macros validated，否則會顯示有多少個錯誤，還 會 提示錯誤類型。 點擊下面的 execute， 就 可以布線 了 。 網(wǎng)絡(luò)兩點連上線后，原理的網(wǎng)絡(luò)線會自動消除。 布好線的 PCB 圖如 圖 52。 控制系統(tǒng)的核心是 AT89C51單片機 ，它 有著體積小、功效低、功能強、性能價格比高、易于推廣應(yīng)用等顯著優(yōu)點 。 采用 L298N 芯片同時驅(qū)動兩臺直流電機，使 系統(tǒng)的控制電路簡潔，且可靠性高。同時 LED 顯示 器 可顯示小車 加速和減速的過程。紅外遙控雖然控制方便， 但通訊距離段，通訊過程中移動、遇障礙物信號易中斷。 隨著人工智能技術(shù)的不斷研究和深入，智能 玩具 小車的發(fā)展前景將會越來越廣闊 。老師 淵博的學(xué)識 和耐心的指導(dǎo)使我深受感動。 在此謹(jǐn)向辛勤培育 和鼓勵我的 恩師致以最誠摯的感謝和崇高的敬意 ! 感謝 那些在設(shè)計過程中給我?guī)椭耐瑢W(xué)，感謝實驗室老師給我們提供畢業(yè)設(shè)計的場所。 再次感謝老師的熱心指