單片機(jī)在汽車駕駛模擬器中的應(yīng)用

圖3中VQl、VQ3為P溝道MOSFET，VQ2、VQ3為N溝道MOSFET；電阻R1～R4用來保護(hù)器件不受損壞；二極管(VD1～VD4)是在MOSFET關(guān)斷時(shí)起保護(hù)作用，防止電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電流損壞MOSFET；電容器(C1～C4)的值通常小于10 pF，主要用于減少換向器換相引起的干擾。H橋工作模式與電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)系如表1所示。

3 計(jì)算機(jī)與單片機(jī)的通訊
計(jì)算機(jī)與單片機(jī)使用串口通訊，考慮到串口的輸出電壓高達(dá)十幾伏，而單片機(jī)正常工作電壓僅3．3 V，僅兼容5 V電壓，串口輸出為RS-232電平，而單片機(jī)為TTL電平，因此，應(yīng)在串口輸出與單片機(jī)之間加一電平轉(zhuǎn)換電路。這里采用MAX3232實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，其電路圖如圖4所示。

在設(shè)計(jì)該電平轉(zhuǎn)換電路時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1)電路中的電容為0．1μF，實(shí)際應(yīng)用中如果MAX3232的引腳2和引腳6電壓達(dá)不到要求，則可換為1μF的電容，但使用中要注意正負(fù)極性。2)MAx3232的串口的引腳7與引腳8懸空。3)若MAX3232的引腳16接地電阻選用鉭電容，可用其正極接地，但作者經(jīng)過數(shù)次試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)電容發(fā)熱嚴(yán)重，故建議采用負(fù)極接地，且正極接地時(shí)若電壓過高有可能發(fā)生爆炸。

4 回正力矩的計(jì)算及模擬的實(shí)現(xiàn)
本系統(tǒng)選用直流力矩電機(jī)作為力矩輸出。直流力矩電機(jī)輸出力矩與電流的幅值成正比，所以調(diào)速系統(tǒng)的關(guān)鍵是控制電動(dòng)機(jī)電流大小。電機(jī)力矩控制采用單片機(jī)的PWM方式改變電機(jī)的平均電壓，根據(jù)實(shí)際所需的電動(dòng)機(jī)力矩計(jì)算所需的占空比，從而實(shí)時(shí)控制電機(jī)。
回正力矩的計(jì)算是由上位機(jī)完成的，上位機(jī)由測得的車速及方向盤的轉(zhuǎn)角，計(jì)算出此時(shí)方向盤上受到的回正力矩。上位機(jī)將計(jì)算得的數(shù)值通過接口傳送到單片機(jī)對(duì)力矩電機(jī)進(jìn)行控制，同時(shí)力矩傳感器將電機(jī)的實(shí)際輸出力矩反饋給單片機(jī)的ADC模塊，如果實(shí)際值與計(jì)算值不符，計(jì)算機(jī)就用PID算法進(jìn)行調(diào)速。最終使輸出與計(jì)算值相一致。