基于AVR单片机的电动代步车控制器
2．2 电机驱动电路
电动代步车的2个驱动后轮分别由2个直流电机带动。直流电机由2个半桥驱动器IR2104控制的H桥功率电路进行驱动，即由4个功率MOSF-ET电路IRF1010N(VDSS=55 V，RDS(on)=11 MΩ，ID=85 A)组成电机的双向速度控制电路，如图3所示。当PWM2为低电平时，VQ3截止，VQ4导通，PWM1输入调速信号，电机正转；当PWM1为低电平时，VQ1截止，VQ2导通，PWM1输入调速信号，电机反转。
由于电大功率电感贴片电感器机的额定功率较大，在设计电机相关驱动电路时，应注意过载保护和功率元件的散热问题。电动代步车通过左右电机差速运动实现各方向的运动，为了达到控制的协调性，电机的运动算法也需要通过试验不断修改。除此之外应考虑电机启动或停止时的加减速过程，保证运动的平稳性。
2．3 摇杆检测电路
摇杆是电动代步车最为重要的输入设备，摇杆既可以控制电机电源的打开和关闭，也可以控制左右两个电机的速度和运行方向。
控制器需要通过检测摇杆的位置来确定电机的运行速度，摇杆实质上是一个位置传感器，一个包含XY两个垂直方向的位置传感器。摇杆主要由4个位置固定的线性霍尔和4个可以移动的磁钢组成，若摇杆被推动，磁钢和线性霍尔的相对位置就会改变，线性霍尔的输出电压也跟着变化，控制器通过A／D转换器测量这4个电压值，以确定摇杆的位置。
线性霍尔的灵敏度越高，其输出电压值范围越宽，摇杆位置的分辨率也就越高，电动代步车的操纵性能也就越好，所以线性霍尔的选择非常重要。本控制器采用Honeywell的SS490系列线性霍尔，其灵敏度可达3．125 mV／G，可以满足要求。
2．4 人机对话接口
面板是重要的人机对话接口，包括功能按键接口，速度档位显示接口，蓄电池电量显示接口。前面板的设计原则是简洁美观、成本低，速度档位显示和电池电量显示均采用LED组成的光柱来显示这些值的变化情况。
面板功能键共有5个，分别是速度档位增加键，速度档位降低键，电源打开键，电源关闭键和蜂鸣器键；共有12个LED，其中速度档位显示5个，用于反映当前速度档位，蓄电池电量显示7个，用于实时显示蓄电池电量，提醒用户在电量过低时及时充电。
3 软件设计
3．1 程序结构
根据电动代步车的功能需求，将控制器软件划分为4个主要模块：系统自检模块、键盘和LED显示模块、摇杆检测模块以及电机控制模块。图4为控制器的主程序流程框图。
3．2 系统自检模块
系统自检模块是电动代步车安全性能的关键，主要完成对自身运行状态和故障诊断，故障信息应及时处理并通过人机接口提醒用户。由于电动代步车的使用对象为老年人和残疾人，所以控制器的安全性尤为重要。系统自检模块主要完成如下任务：1)检查充塑封电感器电器接口；2)检查蓄电池电压；3)检查制动器接口；4)检查摇杆接口；5)显示故障状态。
为保障系统的稳定性和可靠性，自检模块采用事件触发机制。图5为系统自检状态机，这些功能函数每秒执行约100次。在系统自检函数中有若干自检标志，这些标志位初始值均是FALSE，如果在系统自检函数中被置成TRUE或者在其他模块中被置成TRUE，则说明故障发生，需要及时处理和对策。
3．3 摇杆检测模块
摇杆检测模块的主要功能是获取摇杆的位置参数，以计算左右驱动后轮的运转方向和PWM脉宽，摇杆位置参数是电动代步车的关键参数之一。摇杆检测模块的主要功能有：1)检测摇杆X方向的位置；2)检测摇杆Y方向的位置：3)处理摇杆X方向的位置；4)处理摇杆Y方向的位置；5)获得左电机的脉宽和方向；6)获得右电机的脉宽和方向。
如果把摇杆的信号看作是二维输出信号，分别在二维坐标系中用X轴和Y轴表示。可以将X轴信号看作是代步车的转向速度给定信号，而Y轴信号则可以看作是代步车的前向或后向速度给定信号。如果用户想要转向或前电感器生产进，则可将代步车的运动方向看作是X和Y的矢量合成。当代步车前进或后退时，左右轮同时向前或向后转动。当代步车0805电感向左转时，右轮正向转动，左轮反向转动或保持不动；相反，当代步车向右转时，左轮正向转动，右轮功率电感器反向转动或保持不动。当两轮中一轮向前转动而另一轮向后转动，电动代步车做原地360°回转。
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