智能步进电机小车运输控制系统的设计与实现(附件)【字数：9618】
摘 要人类在进步，时代在发展，各种科技和创新层出不穷，智能小车逐步成为我国发展方向和趋势。智能运输的开发与技术也日渐完善，为我们的生产和生活带来了便利，使我们的生活更加智能化。由于信息的高速发展，人们对运输的要求也相应增加，而常见的运输工具需要技术人员操作实施，操作员需要手动控制运输工具行驶和操作，这多多少少对我们的生活有所影响和不便之处。如今，我们的生活、工作和学习方方面面都离不开手机，手机已经成为我们的一部分，在我们生活中扮演着重要的角色。此次毕业设计将智能步进电机小车和手机蓝牙APP进行相结合，以此为基础开发出一款智能步进电机小车运输控制系统，能够实现避障、变速、APP远程操控等功能，在此功能下我们取代了传统的手动操作，具有非常强的互通性、安全性，将操作更加的简化、方便，是未来运输产业的关键趋势。本次设计通过MDK5.1平台开发STM32芯片，实现了智能步进电机小车运输的控制，系统主要分为硬件系统和软件系统两个部分。硬件系统包括超声波避障模块，步进电机驱动模块，单片机主控模块；软件系统包括手机蓝牙APP模块和小车平衡模块。该系统通过软硬件的设计总体上实现了智能小车的远程操控，变速和避障等功能，有利于解决人们生活中运输问题。经由多次实验结果得出，此系统能够实现智能步进电机小车的基本功能，方便了生活和生产中运输的繁琐操作和不便之处，能够大大减少对于运输的人力、物力。本设计能够更加高效、方便的实现运输功能，使人力资源分配和使用更加合理，适合用于生产和生活当中。
目 录
第1章 前言 1
1.1 研究背景 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 研究目的和意义 3
1.3.1 研究目的 3
1.3.2 研究意义 3
1.4 全文组织结构 3
第2章 智能运输小车控制系统分析 5
2.1 用户需求分析 5
2.2 智能小车控制系统功能分析 5
2.3 智能小车控制系统性能分析 5
2.4 系统的主要器件选型 6
2.4.1 STM32F103 单片机 6
2.4.2 蓝牙串口模块 6
2.4.3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
步进电机 7
第3章 硬件系统设计与实现 8
3.1 单片机最小系统 8
3.2 功能模块 8
3.2.1 驱动电源模块 8
3.2.2 超声波避障模块 9
3.2.3 蓝牙串口模块 9
3.2.4 步进电机驱动模块 9
第4章 软件系统设计与实现 11
4.1 软件分析 11
4.1.1 功能性分析 11
4.1.2 非功能性分析 12
4.2 系统程序设计 12
4.3 OLED屏 13
4.4 APP设计 14
4.5 平衡原理 14
第5章 系统测试 15
5.1 硬件实物图 15
5.1.1 避障功能 15
5.2 手机APP软件控制系统 16
5.2.1 蓝牙设备连接测试 16
5.2.2 小车的移动和变速操控 17
第6章 总结与展望 19
6.1 总结 19
6.2 展望 19
附 录 20
参考文献 22
致 谢 23
第1章 前言
1.1 研究背景
随着科技的进步和时代的发展，智能运输渐渐崭露头角，迸发出巨大的提升空间和潜力，高效而又便捷的运输方式成为我们生活中必备的一部分，传统的运输中需要消耗大量的人力和物力，显然已经不适合追求高效、快捷的信息时代，运输行业迫切需要一种运输工具，能够远程操作运输工具，对待不同货物实现不同速度，并且通过超声波避障功能，能够更加安全的被使用。
直流电动机和交流电动机一直是人们最为熟知的两类电动机，自二十世纪初期，步进电机因为机电一体化的到来，成为机械行业内发展速度最快的部件。近些年来我国大力开发步进电机为的是，将步进电机和设备驱动程序达到一体化，能够实现体积小巧、性能优越、性价比高等特点。为了顺应时代的需求，一种新的“步进伺服”和“伺服步进电机”的出现，充分应用其在控制方式和工作设备、流程方面的优势，克服了低频振荡、高频状态下零件承受能力小、实时性较慢和较为功率低效，使其能够在对工件的冷加工和热加工、智能运输等实践实现突破。无线通信技术、蓝牙技术等正在飞速发展，使得越来越多的智能化应用步入人们的生产和生活中。电话通信、计算机、智能电话等都属于远程通信的范畴，不但渗入到我们的生活，而且对我们的工作也产生了深渊影响。远程通信技术相较于传统人们面对面交流，更加方便、快捷和高效。
此次设计“智能步进电机小车运输控制系统的设计与实现”，应用了蓝牙APP技术，完成了对步进电机小车的远程操控。该系统拥有超声波避障、变速、直立平衡等多项功能。通过这些人性化、多样化、便捷化的功能，让运输更加的高效、快捷。因此，本次设计对人们的工作和生活有较大的现实意义。
1.2 国内外研究现状
步进电机最早是在20世纪20年代由英国人所开发的,当时由于工业机械化还不是很盛行,只能在简单的机械操作上控制步进电机,因此步进电机在诞生之初的应用领域还不是十分的广泛[1]。随着上个世纪70年代左右晶体管等固体半导体电子器件的开发和使用,晶体管电子器件逐渐在控制步进电机的驱动中大展手脚,让步进电机在控制数字化、自动化方面能力得到初步开发,人们首次感受到了机械设备和电气设备合作运用的魅力，步进电机也因为其便捷、可靠的控制能力得到了许多工业的推崇,人们充分将步进电机运用到生产和生活中，比如在冶金、纺织、工业生产等很多方面都开始使用更具优势的步进电机[2]。
在国际上，步进电机的驱动控制器的发展有三次重大的突破。在早期，很多人们主要靠控制器外接驱动器来实现各种方案,许多功能集结在一起的功率驱动电路的发展趋势日渐升高，专用的步进电机驱动芯片也得到了飞速的发展[3]。积体电路将高电势差、大电流强度、大功率等多个特殊电特性的半导体器件集成在一块线路板上，电机驱动、保护电子电路的元器件和电流测量等多种功能，被集成在同一个步进电机驱动芯片，驱动电路只需外接控制电路便可实现[4]。主令装置通过并行接口与计算机设备传递信息通道将接受到的命令传达给驱动器来控制步进电机的运行。最为常见的引用实例便是韩国Sanyou生产的PMM8713,外加SI7300A和微控制器能匹配在两相或四相步进电机的驱动上；还有韩国新电元工业公司生产的双极性定电流两相步进电机驱动专用芯片MTD2005，该芯片被广泛应用到了集成步进电机的控制电路和功放电路，能简化操作，降低功耗，人们不需要繁杂的操作和器件，只要添加一些简单的外围元器件，便能够实现一个完整的驱动电路，大大方便了工业生产[5]。
目 录
第1章 前言 1
1.1 研究背景 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 研究目的和意义 3
1.3.1 研究目的 3
1.3.2 研究意义 3
1.4 全文组织结构 3
第2章 智能运输小车控制系统分析 5
2.1 用户需求分析 5
2.2 智能小车控制系统功能分析 5
2.3 智能小车控制系统性能分析 5
2.4 系统的主要器件选型 6
2.4.1 STM32F103 单片机 6
2.4.2 蓝牙串口模块 6
2.4.3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
步进电机 7
第3章 硬件系统设计与实现 8
3.1 单片机最小系统 8
3.2 功能模块 8
3.2.1 驱动电源模块 8
3.2.2 超声波避障模块 9
3.2.3 蓝牙串口模块 9
3.2.4 步进电机驱动模块 9
第4章 软件系统设计与实现 11
4.1 软件分析 11
4.1.1 功能性分析 11
4.1.2 非功能性分析 12
4.2 系统程序设计 12
4.3 OLED屏 13
4.4 APP设计 14
4.5 平衡原理 14
第5章 系统测试 15
5.1 硬件实物图 15
5.1.1 避障功能 15
5.2 手机APP软件控制系统 16
5.2.1 蓝牙设备连接测试 16
5.2.2 小车的移动和变速操控 17
第6章 总结与展望 19
6.1 总结 19
6.2 展望 19
附 录 20
参考文献 22
致 谢 23
第1章 前言
1.1 研究背景
随着科技的进步和时代的发展，智能运输渐渐崭露头角，迸发出巨大的提升空间和潜力，高效而又便捷的运输方式成为我们生活中必备的一部分，传统的运输中需要消耗大量的人力和物力，显然已经不适合追求高效、快捷的信息时代，运输行业迫切需要一种运输工具，能够远程操作运输工具，对待不同货物实现不同速度，并且通过超声波避障功能，能够更加安全的被使用。
直流电动机和交流电动机一直是人们最为熟知的两类电动机，自二十世纪初期，步进电机因为机电一体化的到来，成为机械行业内发展速度最快的部件。近些年来我国大力开发步进电机为的是，将步进电机和设备驱动程序达到一体化，能够实现体积小巧、性能优越、性价比高等特点。为了顺应时代的需求，一种新的“步进伺服”和“伺服步进电机”的出现，充分应用其在控制方式和工作设备、流程方面的优势，克服了低频振荡、高频状态下零件承受能力小、实时性较慢和较为功率低效，使其能够在对工件的冷加工和热加工、智能运输等实践实现突破。无线通信技术、蓝牙技术等正在飞速发展，使得越来越多的智能化应用步入人们的生产和生活中。电话通信、计算机、智能电话等都属于远程通信的范畴，不但渗入到我们的生活，而且对我们的工作也产生了深渊影响。远程通信技术相较于传统人们面对面交流，更加方便、快捷和高效。
此次设计“智能步进电机小车运输控制系统的设计与实现”，应用了蓝牙APP技术，完成了对步进电机小车的远程操控。该系统拥有超声波避障、变速、直立平衡等多项功能。通过这些人性化、多样化、便捷化的功能，让运输更加的高效、快捷。因此，本次设计对人们的工作和生活有较大的现实意义。
1.2 国内外研究现状
步进电机最早是在20世纪20年代由英国人所开发的,当时由于工业机械化还不是很盛行,只能在简单的机械操作上控制步进电机,因此步进电机在诞生之初的应用领域还不是十分的广泛[1]。随着上个世纪70年代左右晶体管等固体半导体电子器件的开发和使用,晶体管电子器件逐渐在控制步进电机的驱动中大展手脚,让步进电机在控制数字化、自动化方面能力得到初步开发,人们首次感受到了机械设备和电气设备合作运用的魅力，步进电机也因为其便捷、可靠的控制能力得到了许多工业的推崇,人们充分将步进电机运用到生产和生活中，比如在冶金、纺织、工业生产等很多方面都开始使用更具优势的步进电机[2]。
在国际上，步进电机的驱动控制器的发展有三次重大的突破。在早期，很多人们主要靠控制器外接驱动器来实现各种方案,许多功能集结在一起的功率驱动电路的发展趋势日渐升高，专用的步进电机驱动芯片也得到了飞速的发展[3]。积体电路将高电势差、大电流强度、大功率等多个特殊电特性的半导体器件集成在一块线路板上，电机驱动、保护电子电路的元器件和电流测量等多种功能，被集成在同一个步进电机驱动芯片，驱动电路只需外接控制电路便可实现[4]。主令装置通过并行接口与计算机设备传递信息通道将接受到的命令传达给驱动器来控制步进电机的运行。最为常见的引用实例便是韩国Sanyou生产的PMM8713,外加SI7300A和微控制器能匹配在两相或四相步进电机的驱动上；还有韩国新电元工业公司生产的双极性定电流两相步进电机驱动专用芯片MTD2005，该芯片被广泛应用到了集成步进电机的控制电路和功放电路，能简化操作，降低功耗，人们不需要繁杂的操作和器件，只要添加一些简单的外围元器件，便能够实现一个完整的驱动电路，大大方便了工业生产[5]。
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