基于ARM單片機(jī)的汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究

　　本文設(shè)計(jì)的控制器采用32位的ARM S3C44B0X單片機(jī)作為控制器的核心，由于S3C44B0X單片機(jī)集成了豐富的硬件資源，使得電路設(shè)計(jì)大為簡化，提高了系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)也為系統(tǒng)將來的擴(kuò)展和升級(jí)留有一定余地。方向控制信號(hào)和PWM信號(hào)相結(jié)合，經(jīng)光耦加載到H橋驅(qū)動(dòng)電路，控制電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，電路簡單易行。脈寬調(diào)制方式采用單極性PWM，避免了MOS管直通的可能性，不僅可靠，脈寬占空比也易于調(diào)整。

3.1 ARM S3C44B0X介紹

　　SUMSUNG公司的S3C44B0X是基于ARM7 TDMI的體系結(jié)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上集成了豐富的外圍功能模塊，主要有：8KB的Cache,外部擴(kuò)充存儲(chǔ)控制器，LCD控制器，2個(gè)UART，5個(gè)PWM定時(shí)器和1個(gè)內(nèi)部定時(shí)器，8路10位ADC，71個(gè)通用可編程I/O口，8個(gè)外部中斷源及看門狗定時(shí)器[4]。同時(shí)，ARM單片機(jī)支持C語言開發(fā)，有利于系統(tǒng)控制軟件的開發(fā)和調(diào)試。

3.2 A/D數(shù)據(jù)的采集

　　S3C44B0X采用的是逐次逼近式10位ADC，輸入電壓范圍為0~2.5V，轉(zhuǎn)換精度為2.5V/210=2.4mV。對于轉(zhuǎn)矩傳感器，其輸出電壓范圍為0~5V，所以只需對信號(hào)進(jìn)行低通濾波處理和分壓處理。對于電機(jī)的采樣電流，由于有正負(fù)區(qū)別，還應(yīng)通過電平轉(zhuǎn)換使其成為正電壓。其電路如圖3所示。其中，R1的作用是將霍爾傳感器的輸出信號(hào)(0~50mA)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號(hào)。

3.3電機(jī)控制電路

　　電機(jī)的控制電路由方向控制電路和光耦隔離MOSFET H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路組成。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路原理如圖4所示。T1、T2、T3、T4為光耦部件，一方面用于系統(tǒng)強(qiáng)電和弱電的隔離，另一方面用于驅(qū)動(dòng)MOSFET部件。所以在選擇光耦型號(hào)時(shí)，應(yīng)選擇輸出功率較強(qiáng)的光耦(如TLP250，其輸出電流最大可達(dá)1.5A)。電機(jī)的PWM控制信號(hào)和方向控制信號(hào)都是經(jīng)光耦后加載到MOSFET部件的。當(dāng)T1和T4導(dǎo)通、T2和T3關(guān)斷時(shí)，對應(yīng)的Q1、Q2導(dǎo)通，Q2、Q3關(guān)斷，電機(jī)電流經(jīng)Q1、MOTOR、Q4流向地，此時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)；電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，器件的通斷情況正好相反。