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1、本科毕业设计（论文）题目：自动走迷宫小车系统的硬件设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本
2、和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用
3、学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性；技术线路
4、的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名）
5、单位： （盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研
6、室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优
7、 良 中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日教学系意见：系主任： （签名）年 月 日自动走迷宫小车系统的硬件设计摘 要本论文研究的内容是小车走迷宫装置的硬件。简要地介绍了小车走迷宫的基本组成，系统地分析了小车各部分结构及其工作原理。在此基础上对该装置的硬件设计进行了深入的研究。小车能够完成在未知迷宫中自主识别，从起点快速行至终点，并返回起点，再次行走时可选择最优路径完成行走，还可完成小车位置的校正。走迷宫小车是以LM3S615作为系统控制的微处理器，采用光电传感器获取赛道图像信息，并通过PWM控制技术完成
8、对小车的方向和速度的控制。关键词：步进电机、PWM控制、光电传感器 Auto Maze car system hardware designAbstractThe content of this thesis is a hardware device Maze car. Car Maze briefly introduced the basic components, Systematic analysis of the car structure and working principle of the various parts. On this basis, the hardware d
9、esign of the device conducted in-depth study.Car to complete the maze in the unknown self-identification, From the start line to finish quickly and return to the starting point, Walking again, choose the best path to complete walk, Complete access to the location of the correction also. Maze car is
10、LM3S615 microprocessor as the system control, Photoelectric sensor to track the image information, PWM control techniques through the completion of the cars direction and speed control.Key Word：Stepper motor, PWM control, photoelectric sensor目 录1绪 论11.1研究背景11.2国内外发展情况11.3自动走迷宫小车意义31.4本文主要研究工作32自动走迷宫
11、小车整体设计方案52.1自动走迷宫小车及迷宫简介52.2系统整体框图63自动走迷宫小车硬件电路设计及功能73.1小车机械结构设计73.2微控制器83.2.1微控制器简介83.2.2微控制器LM3S615特性93.2.3LM3S615方框图133.2.4复位电路143.2.5晶振电路143.2.6JATG电路143.2.7UART电路153.2.8GPIO电路163.3步进电机模块设计及功能163.3.1步进电机需求分析和选取原则163.3.2步进电机简介183.3.3步进电机基本工作原理203.3.4步进电机分类203.3.5步进电机特性213.3.6步进电机驱动电路设计223.3.7步进电机
12、驱动电路设计253.3.8步进电机驱动方式的设计263.4路经检测单元设计293.4.1需求分析293.4.2路经检测传感器选择293.4.3传感器特性313.4.4红外传感器介绍323.4.5红外传感器方案的确定323.4.6红外检测电路333.4.7红外传感器调试方法343.5显示单元373.5.1数码管连接设计373.5.2ZLG7289B结构及其功能383.6电源单元设计413.6.1电源需求分析413.6.2电源供电方案选择423.6.3电源电路433.6.4升压电路433.7原理图的绘制453.7.1工具选择453.7.2布线原则474结 论48参考文献49致 谢50毕业设计（论文
13、）知识产权声明51毕业设计（论文）独创性声明52附 录531绪 论智能车的概念是利用多种传感器和智能公路技术实现的汽车自动驾驶。自动走迷宫小车通过传感器收集外部信息并通过微型处理器对信息处理再反馈给电机，电机带动小车避开障碍，使顺利在迷宫中通行。可以这么说自动走迷宫小车也可以说是智能车。智能汽车首先有一套导航信息资料库，存有全国高速公路、普通公路、城市道路以及各种服务设施(餐饮、旅馆、加油站、景点、停车场)的信息资料；其次是GPS定位系统，利用这个系统精确定位车辆所在的位置，与道路资料库中的数据相比较，确定以后的行驶方向；道路状况信息系统，由交通管理中心提供实时的前方道路状况信息，如堵车、事故
14、等，必要时及时改变行驶路线；车辆防碰系统，包括探测雷达、信息处理系统、驾驶控制系统 ，控制与其他车辆的距离，在探测到障碍物时及时减速或刹车，并把信息传给指挥中心和其他车辆；紧急报警系统，如果出了事故，自动报告指挥中心进行救援；无线通信系统，用于汽车与指挥中心的联络；自动驾驶系统，用于控制汽车的点火、改变速度和转向等。通过对车辆智能化技术的研究和开发，可以提高车辆的控制与驾驶水平，保障车辆行驶的安全畅通、高效。对智能化的车辆控制系统的不断研究完善，相当于延伸扩展了驾驶员的控制、视觉和感官功能，能极大地促进道路交通的安全性。智能车辆的主要特点是以技术弥补人为因素的缺陷，使得即便在很复杂的道路情况下
15、，也能自动地操纵和驾驶车辆绕开障碍物，沿着预定的道路轨迹行驶。1.1 研究背景近年来，随着经济的发展和社会的进步，道路的通行能力、交通的安全性、能源的损耗、环境污染等问题越来越突出。这些问题引发了新的研究和应用的热点，比如自动车辆驾驶，通过计算机控制、人工智能和通信技术实现更好的通行能力和更安全的行驶。智能车辆是一个集环境感知、规划决策、自动行驶等功能于一体的综合系统，是典型的高新技术综合体。随着技术的不断发展，智能车辆技术能提高道路网络的利用率、降低车辆的燃油消耗量，尤其在改进道路交通安全等方面提供了新的解决途径。1.2 国内外发展情况我国从上世纪80年代开始着手无人驾驶汽车的研制开发，虽与
16、国外相比还有一些距离，但目前也取得了阶段性成果。国内清华大学、国防科技大学、上海交通大学、西安交通大学、吉林大学、同济大学等都有过无人驾驶汽车的研究项目。1992年，国防科技大学研制成功了我国第一辆真正意义上的无人驾驶汽车。由计算机及其配套的检测传感器和液压控制系统组成的汽车计算机自动驾驶系统，被安装在一辆国产的中型面包车上，使该车既保持了原有的人工驾驶性能，又能够用计算机控制进行自动驾驶行车。2000年6月，国防科技大学研制的第4代无人驾驶汽车试验成功，最高时速达76km，创下国内最高纪录。2003年7月，国防科技大学和中国一汽联合研发的红旗无人驾驶轿车高速公路试验成功，自主驾驶最高稳定时速
17、13Okm，其总体技术性能和指标已经达到世界先进水平。THMRV（TsingHua Mobile Robot V）清华V型智能车是清华大学计算机系智能技术与系统国家重点实验室在中国科学院院士张钹主持下研制的新一代智能移动机器人，兼有面向高速公路和一般道路的功能。车体采用道奇7座厢式车改装，装备有彩色摄像机和激光测距仪组成的道路与障碍物检测系统；由差分GPS、磁罗盘和光码盘组成的组合定位导航系统等。两套计算机系统分别进行视觉住处处理，完成信息融合、路径规划、行为与决策控制等功能。四台IPC工控机分别完成激光测距信息处理、定位信息处理、通讯管理、驾驶控制等功能。设计车速高速公路为80km/h，一般
18、道路为20 km/h。目前已能够在校园的非结构化道路环境下，进行道路跟踪和避障自主行驶。汽车的智能化可以减轻驾驶员的疲劳，适应复杂的天气条件，减少交通事故的发生。此外，西安交通大学搭建了Spingrobot智能车实验平台，并于2005年10月成功完成在敦煌“新丝绸之路”活动中的演示。同济大学2006年研发了一辆无人驾驶清洁能源电动游览车，最高时速为50km/h，可应用于人们观光旅游。吉林大学和中科院沈阳自动化所在无人驾驶智能车方面也研究较早，取得不少成果。智能车有着极为广泛的应用前景。结合传感器技术和自动驾驶技术可以实现汽车的自适应巡航并把车开得又快又稳、安全可靠；汽车夜间行驶时，如果装上红外
19、摄像头，就能实现夜晚汽车的安全辅助驾驶；他也可以工作在仓库、码头、工厂或危险、有毒、有害的工作环境里，此外他还能担当起无人值守的巡逻监视、物料的运输、消防灭火等任务。在普通家庭轿车消费中，智能车的研发也是很有价值的，比如雾天能见度差，人工驾驶经常发生碰撞，如果用上这种设备，激光雷达会自动探测到前方的障碍物，电脑会控制车辆自动停下来，撞车就不会发生了。1.3 自动走迷宫小车意义自动走迷宫小车也可以说是一种智能车，他具有智能行为能够自动寻找路线，自动寻找最佳路径。当今社会经济发展迅速，人们生活水平不断提高，拥有私家车已不再是梦想，它正逐步走进每家每户，汽车的日益增多也随之带来许多问题。比如交通阻塞
20、、交通事故、能源消费和环境污染等社会问题日趋恶化，交通阻塞造成的经济损失巨大。自动走迷宫小车在迷宫中自动搜寻路线这种系统可以应用到汽车产业中，汽车在道路中行驶，自动选取最优路径，可大大减少对能源的浪费，并可以减少交通事故的发生，但是必须有智能交通系统与之匹配，智能交通技术(ITS)，是指将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子控制技术、计算机处理技术等应用于交通运输行业从而形成的一种信息化、智能化、社会化的新型运输系统，它使交通基础设施能发挥最大效能。智能交通系统具有以下两个特点：一是着眼于交通信息的广泛应用与服务，二是着眼于提高既有交通设施的运行效率。有组数据我们看看：随着社会对汽车节能、环
21、保、安全要求的日益严格以及人们对乘坐舒适性、驾驶便捷性要求的日益提升，电子化、信息化、网络化和智能化成为汽车产品先进性的重要体现。当前世界汽车工业约70%的技术创新来源于电子技术的应用。这更体现了小车研究的重要性。1.4 本文主要研究工作为本课题是一个多学科的综合产物，主要包括电源，传感器，步进电机，控制核心电路，机身5个部分。传感器就是小车的眼睛，用来获取各方面的信息，送到LM3S615（微控制器）中处理，然后驱动步进电机，由步进电机执行相应的动作，包括加减速，转弯，停止。它能够探索并记忆给定的迷宫，经过处理后得出并沿着一条最佳路径到达目的地。我所做的工作是完成该新型高速智能车电控系统设计、
22、安装及调试，具体包括主驱动系统、制动系统、转向系统等的电路设计，实现车辆驱动系统的调速、车辆自动转向和紧急制动停车等计算机控制电路。其次是对车上安装的传感器进行信号采集，并进行必要的信号前处理以及整车的硬件组装调试等。所研究的工作主要包括：1、系统的需求分析：对现有的系统进行研究，确定系统的方案。2、分布式系统的设计实现：分析了分布式系统的设计方法，根据系统的容量选择合适的控制器，并在此基础上确定系统采用的分布式模型，完成系统的总体设计。3、系统的硬件设计：选择系统所需要的硬件，完成硬件之间的连接，端口的分配等。2 自动走迷宫小车整体设计方案2.1 自动走迷宫小车及迷宫简介迷宫底板的尺寸为1.
23、48m1.48m，上面共有88 个标准迷宫单元格。如图2.1图2.1迷宫自动走迷宫小车是使用嵌入式微控制器、传感器和机电运动部件构成的一种智能行走装置。它可以在“迷宫”中自动记忆和选择路径，寻找出口，最终达到所设定的目的地。小车可谓是一种具有人工智能的小型机器人，当小车放入起点，按下启动键之后，它就必须自行决定搜寻法则并且在迷宫中前进、转弯、记忆迷宫墙壁资料、计算最短路径、搜寻终点等功能。小车需具备有下列三件基本能力：（1）拥有稳定且快速的行走能力；（2）能正确判断能力；（3）记忆路径的能力。小车具有以下特点：（1）体积小，宽度只有迷宫格的一半；（2）五组可测距的红外线传感器，灵敏度方便现场调
24、节；（3）电机为步进电机，控制容易；（4）电池为 2200mAh，7.4V 的可充电锂电池；（5）支持电池的电压监测，避免电量不足带来的麻烦；（6）一个按键，完全满足了实际需要；（7）预留了 6 个GPIO 口，一个串口，一个SPI 接口。2.2 系统整体框图键盘复位电路步进电机驱动芯片步进电机电源LM3S615微控制器JTAG红外传感器数码管显示图2.2系统整体框图如上图2.2为系统整体框图，把小车放在迷宫中任意位置或者起点时，在车头的红外线发收器发出信号，并由接收器收到，把收到的信号发送给微控制器LM3S615，微控制器由信号的强弱判断车子的位置是否摆正，前方是否有障碍，处理过后微控制器给
25、步进电机驱动芯片发出指令，步进电机驱动芯片驱动步进电机移动小车的位置，当车子移动后，红外传感器发收信号，传送给微控制器，微控制器再判断，再给步进电机驱动芯片信号，驱动步进电机运动，这样形成一个循环，使小车自动在迷宫中行走。数码管共有8个，第1到5数码管分别指示U1到U5五个传感器的状态，第6个数码管空闲，第7、8个数码管显示电池的电压。3 自动走迷宫小车硬件电路设计及功能3.1 小车机械结构设计普通汽车一般由发动机、底盘、车身和电气设备四个基本部分组成。我设计的小车也是如此，发动机就是小车的动力装置，底盘就是小车的电路附着板，车身就是小车的整体框架，电气设备就是小车的电路部分。有所不同的是普通
26、的小车是由人控制的，这样才能安全行驶，但是我做的这个小车是需要自动行走的，所以需要再添加探测模块。看看迷宫的尺寸：迷宫底板的尺寸为1.48m1.48m，上面共有88 个标准迷宫单元格。再看看小车的大小：宽度只有迷宫格的一半。也就是说小车的宽度大概就是8cm9cm。从迷宫图片和数据上看到，迷宫是一个正方形，而且整个迷宫又被分成了64个大小相同的正方形，根据小车所要达到的性能指标，小车在行驶的中必然会进行90或180的转弯，所以小车的长度应不宜过长，小车的其中一个要求是：拥有稳定且快速的行走能力，要快速那么电机就应具备足够的动力，动力越大意味着小车的电机也就越大，设计中这是几个个矛盾的问题。第一：
27、迷宫尺寸的限制，小车不能过长；第二：小车的电机不能过小，要提供足够的动力；第三：保证用做简单的机械结构完成设计。折中的办法就是减少小车轱辘数量，一般的汽车有四个轱辘，我这个小车使用两个轱辘，采用两个电机分别对两个轱辘进行控制，这样不但简化了车子的机械结构，而且动力问题也就迎刃而解。再加上前面说的检测单元。结构如图3.1：检测单元电机车身图3.1小车结构图动力装置除了电机外还应包括给电机和整个系统供电的电源。小车在迷宫中行走我要时时掌握小车的具体状态，还应设计显示单元。当小车在迷宫中行走的时候观察者是鸟瞰整个过程，这就需要把显示单元放在最上面，电源部分放在显示和底盘中间，于是设计出以下的结构图3
28、.2：显示单元电源底板电路部分图3.2小车结构图3.2 微控制器3.2.1 微控制器简介本次毕业设计所用的微处理器是 Stellaris 系列的LM3S615，它拥有ARM 微控制器所具有的众多优点。如拥有广泛使用的开发工具，片上系统（SoC）的底层结构IP 的应用，以及众多的用户群体。LM3S615微控制器还采用了ARM 可兼容Thumb的Thumb-2 指令集来降低内存的需求量，进而降低成本。LM3S615管脚图：Stellaris 系列的LM3S615共有48个管脚。图3.3LM3S615管脚图3.2.2 微控制器LM3S615特性LM3S615 微控制器包含以下的特性：（a）32 位R
29、ISC 性能RISC（reduced instruction set computer，精简指令集计算机）是一种执行较少类型计算机指令的微处理器。 RISC微处理器不仅精简了指令系统，采用超标量和超流水线结构；它们的指令数目只有几十条，却大大增强了并行处理能力。 采用为小型嵌入式应用方案而优化的32 位ARM CortexTM M3 v7M 结构 可兼容 Thumb的Thumb-2 专用指令集处理器内核，可提高代码密度 50-MHz 操作 硬件除法和单周期乘法 集成了嵌套向量中断控制器以提供明确的中断处理 29 个中断，带8 个优先级 内存保护单元(MPU)提供一个特权模式用于受保护的操作系统
30、功能 非对齐式的数据访问，使数据可以有效地压缩到内存中 极细微的位处理操作(bit-banding)可最大限度地使用内存，并且提供创新的外设控制（b）内部存储器 32KB 单周期Flash 用户管理的 Flash 块保护，以2KB 块大小为基础 用户管理的 Flash 数据编程用户定义和管理的 Flash 保护块 8KB 单周期SRAM（c) 通用定时器 3 个定时器，每个都可配置为一个32 位定时器或两个16 位定时器，或用来启动一个ADC 事件 32 位定时器模式：可编程的单次触发(one-shot)定时器可编程的周期定时器使用外部 32.768-KHz 时钟作为输入时的实时时钟 在周期和
31、单次触发模式下进行调试期间，当控制器使CPU 的暂停(Halt)标志有效时的暂停操作(stalling)可由用户来控制使能ADC 事件触发器 16 位定时器模式带有 8 位预分频器的通用定时器功能可编程的单次触发定时器可编程的周期定时器在调试期间，当控制器使CPU 的暂停(Halt)标志有效时的暂停操作(stalling)可由用户来控制使能ADC 事件触发器 16 位输入捕获模式 输入边沿计数捕获 输入边沿时间捕获 16 位PWM 模式 简单 PWM 模式，PWM 信号的输出反相可由软件编程（d）可遵循 ARM FiRM 规范的看门狗定时器 带有可编程装载寄存器的32 位向下计数器 带有使能的
32、独立看门狗时钟 带有中断屏蔽的可编程中断产生逻辑 提供锁定寄存器保护，以防止软件跑飞(runaway)的情况 带有使能/禁能的复位产生逻辑 在调试期间，当控制器使CPU 的暂停(Halt)标志有效时的暂停操(stalling)可由用户来控制使能（e) 同步串行接口(SSI) 主机或从机操作 可编程的时钟位速率和预分频 独立的发送和接收FIFO，16 位宽、8 单元深 Freescale SPI、MICROWIRE 或Texas 工具同步串行接口的可编程接口操作 从 4 到16 位的可编程数据帧大小 用于诊断/调试测试的内部回送测试模式（f) UART 2 个完全可编程的16C550-类型UAR
33、T 独立的 168 发送(Tx)和1612 接收(Rx) FIFO，减少CPU 中断服务装载 带小数分频器的可编程波特率发生器 可编程的 FIFO 长度，包含1 字节深度的操作提供常用的双缓冲接口 FIFO 触发点为1/8, 1/4, 1/2, 3/4 和7/8 用于起始、停止和奇偶的标准异步通信位 错误-起始-位检测 line-break 的产生和检测（g) ADC 单输入和差分输入配置 当用作单端输入时有2 路10 位通道（输入） 采样速率：500,000 次/秒 灵活、可配置的模数转换 4 个可编程采样转换序列的入口长度为1 到8，同时带有相应的转换结果FIFO 每个序列由软件或内部事件
34、（定时器，模拟比较器，PWM 或GPIO）触发（h) 模拟比较器 3 个独立集成的模拟比较器 可配置输出来：驱动输出管脚、产生中断或启动一个ADC 采样序列 将外部管脚输入与外部管脚输入相比或与内部可编程的电压参考相比（i) I2C 在标准模式中，主机和从机接收和发送操作的传输速度高达100Kbps；在高速模式中，传输速度高达400Kbps 中断产生 主机具有仲裁和时钟同步，多主机支持，以及7 位寻址模式（j) PWM 3 个PWM 发生器模块(每个PWM 发生器模块产生两个PWM 信号)，每个模块具有一个16 位计数器、两个比较器、一个PWM 发生器和一个死区(dead-band)发生器 一
35、个16位计数器在 Down 或Up/Down 模式中运行16 位装载值控制的输出频率可同步进行装载值的更新 在到达零和装载值时产生输出信号 两个比较器同步进行比较器值的更新匹配时产生输出信号 PWM 发生器根据计数器和比较器输出信号执行的操作来构造输出 PWM 信号产生 2 个独立的PWM 信号 死区发生器产生 2 个PWM 信号，可编程的死区延时适用于驱动half-H 桥可被旁路，使输入 PWM 信号不被修改(unmodified) 灵活的输出控制模块，每个PWM 信号的PWM 输出使能每个 PWM 信号的PWM 输出使能可选择每个 PWM 信号的输出反相（极性控制）可选择每个 PWM 信号
36、的故障处理在 PWM 发生器模块中的定时器同步在 PWM 发生器模块范围内定时器/比较器更新的同步PWM 发生器模块的中断状态汇总 可启动一个ADC 采样序列（k) GPIO 高达 34 个GPIO，取决于配置 中断产生可编程为边沿触发或电平检测 在读和写操作中通过地址线进行位屏蔽 可启动一个ADC 采样序列 GPIO 端口配置的可编程控制弱上拉或下拉电阻2-mA, 4-mA 和8-mA 端口驱动8-mA 驱动的斜率控制开漏使能数字输入使能（l) 电源 片内线性稳压器(LDO)，具有用户可调的2.25V2.75V 可编程输出 控制器上的低功耗选项：睡眠和深睡眠模式 外设的低功耗选项：软件控制单
37、个外设的关断 LDO 带有检测未调整电压和自动复位的功能，可由用户控制使能 带 3.3V 电源掉电检测，可通过中断报告该状况或者复位 片内温度传感器（m) 灵活的复位源 上电复位(POR) 复位脚有效 掉电(BOR)检测器向系统警报电源下降 软件复位 看门狗定时器复位 内部线性稳压器(LDO)输出变为不稳定（n) 其它特性 6 个复位源 可编程的时钟源控制 可对单个外设的时钟进行门控以节省功耗 遵循 IEEE 1149.1-1990 标准的测试访问端口(TAP)控制器 通过 JTAG 和串行线接口的调试访问 完整的 JTAG 边界扫描3.2.3 LM3S615方框图图3.4LM3S615方框图
38、3.2.4 复位电路复位电路是为了防止现场却出现了“死机”、“程序走飞”等现象，复位电路设计的好坏，直接影响到整个系统工作的可靠性。该系统采用手动复位。图3.5复位电路3.2.5 晶振电路图3.6晶振电路晶振全程是叫晶体震荡器，在系统里晶振的作用非常大，他结合系统内部的电路，产生系统所必须的时钟频率，一切指令的执行都是建立在这个基础上的，晶振的提供的时钟频率越高，那系统的运行速度也就越快。3.2.6 JATG电路JTAG (Joint Test Action Group)是1985年制定的检测PCB和IC芯片的一个标准，1990年被修改后成为IEEE的一个标准，即IEEE1149.1-1990
39、。通过这个标准，可对具有JTAG接口的芯片的硬件电路进行边界扫描和故障检测。JTAG编程方式是在线编程，传统生产流程为先对芯片进行预编程后再装到板上。简化的流程为先固定器件到电路板上，再用JTAG编程，从而大大加快工程进度。JTAG接口可对DSP芯片内部的所有部件进行编程。JTAG接口芯片,引脚的定义为：TCK为测试时钟输入；TDI为测试数据输入，数据通过TDI引脚输入JTAG接口；TDO为测试数据输出，数据通过TDO引脚从JTAG接口输出；TMS为测试模式选择，TMS用来设置JTAG接口处于某种特定的测试模式；TRST为测试复位，输入引脚，低电平有效。图3.7 JTAG电路3.2.7 UAR
40、T电路图3.8 UART电路UART是一种通用串行数据总线，用于异步通信。该总线双向通信，可以实现全双工传输和接收。在嵌入式设计中，UART用来与PC进行通信。UART: Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步接收/发送装置，UART是一个并行输入成为串行输出的芯片，通常集成在主板上。因为计算机内部采用并行数据，不能直接把数据发到Modem，必须经过UART整理才能进行异步传输，其过程为：CPU先把准备写入串行设备的数据放到UART的寄存器（临时内存块）中，再通过FIFO（First Input First Output，先入先出队列）
41、传送到串行设备，若是没有FIFO，信息将变得杂乱无章，不可能传送到Modem。3.2.8 GPIO电路图3.9 GPIO电路当微控制器或芯片组没有足够的I/O端口，或当系统需要采用远端串行通信或控制时，GPIO产品能够提供额外的控制和监视功能。每个GPIO端口可通过软件分别配置成输入或输出。GPIO的优点(端口扩展器) ：低功耗：GPIO具有更低的功率损耗(大约1A，C的工作电流则为100A)。；集成IIC从机接口：GPIO内置IIC从机接口，即使在待机模式下也能够全速工作。；小封装：GPIO器件提供最小的封装尺寸 3mm x 3mm QFN! ；低成本：您不用为没有使用的功能买单！；快速上市
42、：不需要编写额外的代码、文档，不需要任何维护工作！；灵活的灯光控制：内置多路高分辨率的PWM输出。；可预先确定响应时间：缩短或确定外部事件与中断之间的响应时间。；更好的灯光效果：匹配的电流输出确保均匀的显示亮度。；布线简单：仅需使用2条就可以组成IIC总线或3条组成SPI总线。3.3 步进电机模块设计及功能3.3.1 步进电机需求分析和选取原则步进电机有步距角（涉及到相数）、静转矩、及电流三大要素组成。一旦三大要素确定，步进电机的型号便确定下来了。1、步距角的选择电机的步距角取决于负载精度的要求，将负载的最小分辨率（当量）换算到电机轴上，每个当量电机应走多少角度（包括减速）。电机的步距角应等于或小于此角度。目前市场上步进电机的步距角一般有0.36度/0.72度（五相电机）、0.9度/1.8度（二、四相电机）、1.5度/3度（三相电机）等。2、静力矩的选择步进电机的动态力矩一下子很难确定，我们往往先确定电机的静力矩。静力矩选择的依据是电机工作的负载，而负载可分为惯性负载和摩擦负载二种。单一的惯性负载和单一的摩擦负载是不存在
