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的。直接起动时二种负载均要考虑，加速起动时主要考虑惯性负载，恒速运行进只要考虑摩擦负载。一般情况下，静力矩应为摩擦负载的2- 3倍，静力矩一旦选定，电机的机座及长度便能确定下来。
③、电流的选择
静力矩同样的电机，由于电流参数不同，其运行特性差别很大，可依据矩频特性曲线图，判断电机的电流(参考驱动电源、及驱动电压)。
本文选用的是南京希曼得自动化设备有限公司生产的86BYG4501型步进电机，二相四线，驱动电压为直流60V，步距角0.9/1.8度，重1.2KG。本文步进电机的步进角选择1.8度，步进电机的驱动器选择ST-28H。
86BYG4501步进电机及ST-28H驱动器实物图
图1.1.为二相步进电机的工作原理示意图，它有2个绕组，当一个绕组通电BBAABB后，其定子磁极产生磁场，将转子吸合到此磁极处，若绕组在控制脉冲的作用下，通电方向顺序按照AABBAABB四个状态周而复始进
行变化，电机可顺时针转动；通电时序为AABBAABB时，电机就逆时针转动。控制脉冲每作用一次，通电方向就变化一次，使电机转
BBAABB动一步，即90度。4AA个脉冲，电机转动一周。脉冲频率越高，电机转动越快。
两相异步电机原理图
2.具体设计与实现
步进电机必须有驱动器和控制器才能正常工作。驱动器的作用是对控制脉冲进行环形分配、功率放大，使步进电机绕组按一定顺序通电，控制电机转动。
步进电机控制系统
本文选择ST-28H模块作为步进电机的驱动器，它的驱动电压为交流AC20V-50V，直流DC36V-80V，适配5.0A以下、外径42-86mm的二相混合式步进电机。该驱动器设有16档细分选择，最高12800Pluse/rev。内部采用类似交流伺服控制原理电路，使电机运行几乎没有噪音，高速特性好、低速无爬行。采用原装进口模块，控制输入信号光电隔离，具有很强的抗干扰性。
拨码开关设定脉冲模式、相电流、细分数12345678ERRTIMPWRCP+/CW+CP-/CW-DIR+/CCW+DIR-/CCW-ENA+ENA-ST控制器ST-MOTORA+A-B+B-AC220V~~AC20V~AC50V~~DC60V
驱动器结构示意图
本驱动器的输入信号共有六路，它们是CP+/CW+,CP-/CW-,DIR+/CCW+,DIR-/ CCW-,ENA+,ENA-。它们在驱动器内部分别通过270欧姆的限流电阻接入光耦的负输入端，且电路形式完全相同。三路输入信号可共阳、共阴或分开接法，如果输入是+5V则可直接接入；如果VCC不是+5V则须外部另加限流电阻R，保证给驱动器内部光耦提供5-15mA的驱动电流，内部结构如上图。本文采用共阳接法将此驱动器与控制器连接，驱动模块与S7-200（CPU224）型PLC的接线如下图所示：
步进电机86BYG4501A+A-B+B-步进电机驱动模块ST-28HDIR+/CCW+DIR-/CCW-ENA+ENA-DC60VCP+/CW+CP-/CW-R12KΩR22KΩR32KΩ1L+(24V)0.00.10.2M(OV)S7-200 (CPU 224)NPN型三极管ML+DC (24V)
步进电机与S7-200的连接示意图
CP：步进脉冲信号输入，下降沿有效，最高相应频率100KHZ，信号电平稳定时间不低于5us。
DIR：方向信号输入端，高低电平控制电机正/反转，信号电平改变错开CP下降沿5us以上。
ENA：脱机信号，低电平有效，当为低电平时驱动器关断电机电流，电机处于脱机自由状态。
4. 3. 1.1 红外感知模块设计
1.基本原理
根据使用场合的具体情况，传感器要感知的对象是物体的有无和物体的接近程度，与精确的测距系统有相似之处，但又有不同，本文只要求判断出简单的阈值或提供远、近分档的距离。因此使用较简单的接近传感器实现小车避障是有依据可循的并且是可行的。
反射式光电传感器的光源有多种，常用的有红外发光二极管，普通发光二极管，以及激光二极管，前两种光源容易受到外界光源的干扰，而激光二极管发出的光的频率较集中，传感器只接收很窄的频率范围信号，不容易被干扰但价格较贵。理论上光电传感器只要位于被测区域，并且反射表面可受到光源照射同时又能被接收管接收到，那么光电传感器在这个范围就能进行检测，然而这是一种理
发射Vout 4反射表接收X面光强度相应曲线 红外发射接收原理10X/mm
想的结果。因为光的反射受到多种因素的影响，如反射表面的形状、颜色、光洁度，日光、日光灯照射等不确定因素。如果直接用发射和接收管进行测量将因为干扰产生错误信号，采用对反射光强进行测量的方法可以提高系统的可靠性和准确性。红外反射光强法的测量原理是将发射信号经调制后送红外管发射，光敏管接收调制的红外信号，原理如上图示。 2.具体设计与实现
对于5V的直流电供电，本文采用LM2576-5.0V，这个是开关稳压电源模块，可将直流12V转化为直流5V供给红外传感器使用，用起来也很方便，只要几个零件就可以了，这里我们需要LM2576-5.0V、二极管1N5822、100uH的电感各一个，电源模块有5个引脚，有一个是ON/OFF引脚，可以控制关闭输出。这里我们使用的是它的典型应用，实现其功能的电路如下图示：
+12V转换为+5V电路图