1、硬件結(jié)構(gòu)-硬件電路

　　電動欄桿機采用全數(shù)字控制方式，大大降低了硬件電路的復(fù)雜程度，其硬件電路由電源電路、STM32控制電路、IPM驅(qū)動電路、位置信號處理和通信電路及其他外圍電路組成。為了降低成本，提高產(chǎn)品競爭力，電動欄桿機采用非隔離方式設(shè)計。　

　　電源設(shè)計，電動欄桿機的主要器件是無刷電機，為了降低電機磁場對電源的干擾以及提高系統(tǒng)的電磁兼容能力，電源輸入通道設(shè)計成標(biāo)準(zhǔn)的二級EMI濾波器，前級為共模濾波加后級差模濾波。主控制芯片，控制器采用基于Cortex-M3內(nèi)核的32位嵌入式控制器--STM32F107,這是一款非常適合于網(wǎng)絡(luò)通訊的微處理器，片內(nèi)集成MAC控制器、CAN總線控制器和多路串行通訊接口，另外這款芯片也集成完整的電機控制模塊可以靈活控制無刷直流電機和其他交直流電機。

    位置檢測，為了實現(xiàn)電動欄桿快速運行并防止到位沖擊，使用霍爾傳感器檢測機構(gòu)的行程，STM32內(nèi)部集成編碼器接口可以對轉(zhuǎn)動中的抖動進(jìn)行抑制。

　　其他通訊接口，為了與總線式車道控制器或與其他系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運行，電動欄桿機除了設(shè)計以太網(wǎng)接口以外還設(shè)計了CAN總線接口與485通訊接口。

    以太網(wǎng)接口，STM32F107內(nèi)部集成了MAC控制器，可以輸出25MHz或50MHz時鐘信號，可以驅(qū)動外部以太網(wǎng)物理層（PHY）芯片，并支持MII和RMII,提高了設(shè)計人員選擇較好的PHY芯片的靈活性。本設(shè)計中采用DP83848作為PHY芯片，可以實現(xiàn)CSMA/CD部分功能。

　　地感線圈接口，為了實現(xiàn)防砸功能，欄桿機留有地感線圈接口，采用STM32的定時器接品檢測LC振蕩電路的振蕩頻率，用以判斷是否有汽車經(jīng)過，以及經(jīng)過的速度。當(dāng)有汽車完全通過欄桿機位置時，欄桿機自動落下。

　　2、軟件制作

　　電動欄桿機的主要功能是完成對無刷電機的驅(qū)動的控制，以及檢測地感線圈信號。電機的運行及速度參數(shù)由總線控制。整個軟件程序采用模塊化設(shè)計思想，用ANSIC進(jìn)行編寫，通過用戶的需求進(jìn)行功能組合滿足不同場合應(yīng)用，系統(tǒng)軟件采用KeilMDK開發(fā)環(huán)境。

　　ModBus/TCP報文結(jié)構(gòu)，電動欄桿機與上位機之間的通訊采用以太網(wǎng)聯(lián)接和ModBus/TCP通訊協(xié)議，欄桿機作為協(xié)議從站。ModBus/TCP報文結(jié)構(gòu)是將ModBus數(shù)據(jù)打包到TCP報文內(nèi)。

　　寄存器定義，通訊協(xié)議中寄存器定義為主從站之間的通訊規(guī)約，如4001寄存器為欄桿機速度，4002寄存器為欄桿機緩行距離等。

　　運行特性，本次設(shè)計的電動欄桿機控制器原理樣機為無刷電機功率為60W,轉(zhuǎn)子極數(shù)為100極，電機額定轉(zhuǎn)速為100rpm.通過測試欄桿打開至80度時可以達(dá)到0.3s至2.0s的起桿速度，并且速度可調(diào)。