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1、分類號UDCTP393621.3密級公 開D-10617-30852-(2015)-01103重慶郵電大學基于 ARM 智能代步車控制系統(tǒng)中文題目設計與實現(xiàn)The Design and Implemenion of The英文題目elligent Scooter Control SystemBased on ARMS120131108學號姓名工程學位類別電子與通信工程學科專業(yè)指導教師2015 年 4 月 30 日完成日期獨 創(chuàng) 性本人所呈交的是本人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，中不包含他人已經(jīng)或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得 重慶郵

2、電大學 或其他的學位或而使用過的材料。與我一同工作的對本文研究做出的貢獻均已在中作了明確的說明并致以謝意。作者簽名：日期：年月日使用書本人完全了解重慶郵電大學保留、使用紙質(zhì)版和的規(guī)定，即學校向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交，允許被查閱和借閱等。本人重慶郵電大學可以本的全部或部分內(nèi)容，可編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫或信息系統(tǒng)進行檢索、分析或評價，可以采用影印、縮印、掃描或拷貝等保存、匯編本。（注：的在后適用本書。）作者簽名：導師簽名：日期：年月日日期：年月日摘要據(jù)統(tǒng)計，到 2050 年，全球?qū)⒃黾拥?20 億，其中發(fā)展中國家人口預計是目前的四倍。老年代步車需求市場在過去幾年內(nèi)持續(xù)增長，年增幅在 7%左右，但市場現(xiàn)有代

3、步車控制系統(tǒng)多采用單獨 MCU 設計，存在實時性和系統(tǒng)擴展性差等缺點，造成代步車功能單一，操作缺乏人性化。因此，開發(fā)采用技術(shù)、總線技術(shù)的智能代步車控制系統(tǒng)，解決和改善老年代步車智能化水平低、安全隱患突出，具有深遠的社會意義和廣闊的市場前景。本文在研究智能代步車控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的基礎上，采用“控制器+處理器”主從式設計，根據(jù)智能代步車控制系統(tǒng)功能需求，對部分功能設計方案進行對比論證，包括輪轂電機驅(qū)動、代步車差速轉(zhuǎn)向、定位等，設計基于 ARM11主控單元和基于STM32 行駛控制單元組合的智能代步車控制系統(tǒng)。主控單元和行駛控制單元通過CAN 總線進行通信。具體工作有以下幾個部分：1.研究市場上的

4、智能代步車控制系統(tǒng)，設計智能代步車控制系統(tǒng)的總體方案和各個功能模塊實現(xiàn)方案，并對方案進行分析論證。2. 根據(jù)硬件設計總體方案進行智能代步車控制系統(tǒng)硬件電路設計。硬件電路設計分為兩個部分：主控單元和行駛控制單元，其中主控單元包括S3C6410板、GPS、GPRS、USB頭、CAN 等功能模塊；行駛控制單元包括STM32 最小系統(tǒng)、桿模塊、霍爾傳感器模塊、功率驅(qū)動模塊等。3. 根據(jù)設計總體方案進行智能代步車控制系統(tǒng)設計。設計包括對Linux 系統(tǒng)內(nèi)核驅(qū)動進行研究，裁剪訂制合適的系統(tǒng)文件、驅(qū)動程序和開發(fā)上層應用，主要完成 USB頭、GPS、GPRS、CAN 等模塊驅(qū)動程序開轂電機驅(qū)動、電樞電子換向、

5、雙電機差速、桿等行駛控制模塊程序開發(fā)，基于 QT編寫控制系統(tǒng)界面。4. 對智能代步車控制系統(tǒng)整車方案進完整性。試驗證，驗證系統(tǒng)設計的正確性與：老年代步車，ARM，STM32 處理器，CAN，電子差速AbstractAccording to sistics, by 2050, the global aging population will increase to 2billions, the aging of the population in develocountries, which is expected to befour times the current. Elderly sco

6、oter market demand continued to growhe past fewyears, annual growth of around 7%, but the market existing car control system usingsingle MCU design, there are poor expansibility and real-time system, scooter operationcaused by single function, lack of humanity. Therefore, the development ofelligents

7、cooter based on embedded technology, bus technology in the control system, andimprove theelligence level of elderly scooter, safety hazards prominent question, hasthe profound sol significance and broad market prospect.Based on the research of the control system structure and function ofelligentvehi

8、cle, using the controller and prosor master-slave design idea, based on theelligent car control system functional requirements, comparison and demonstration on the part of the function design scheme, including the wheel motor driving, generationstep scooter differential steering, remote location, to

9、 design theelligent transportscooter control system based on ARM11 main controit and based on STM32 drivingcontroit. Main controit communicates with the driving controit via CAN bus.The specific work includes several parts as follows:Smart scooter market investigation on the control system, the over

10、all design of elligent control systems scooter and each module implemenion, and programysis and appraisal.According to the overall scheme of the hardware , to design theelligentscooter control system hardware circuit. The hardware circuit design is dividedo twoparts: the main controit and the drivin

11、g controit, which is the main controitcomprises a S3C6410 cor, GPS, GPRS, USB camera, CAN and other module;driving control unit consists of the minimum system of STM32, the lever module,sensor module,er module and Holzer.3. According to the overall scheme of the software , to design the elligent sco

12、oter control system software. The software design including the Linux kernel driver of cutting customized system files, suitable driver development and application, mainly tocomplete the USB camera, GPS, GPRS, CAN driver module development of in wheelmotor drive, dual motor armature electronic commu

13、ion, differential and joystickcontrol module program, written in QT control theerface of the system software based on.4. Theelligent scooter control system the whole scheme of testing, thecorrectness and completeness of the verification system design.Keywords: elderly scooter, ARM, STM32 prosor, CAN

14、, electronic differential目錄圖錄VIII表錄XI注釋表XII第 1 章1.11.21.31.4第 2 章2.12.2緒論1課題背景與意義1國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀2課題研究內(nèi)容及意義3組織結(jié)構(gòu)4智能代步車系統(tǒng)研究與分析6智能代步車概述6智能代步車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理62.2.12.2.22.2.3驅(qū)動電機7電機驅(qū)動控制器8操作控制系統(tǒng)92.3智能代步車控制系統(tǒng)技術(shù)分析92.3.12.3.22.3.3輪轂電機驅(qū)動技術(shù)10差速轉(zhuǎn)向技術(shù)10122.4第 3 章3.13.23.3本章小結(jié)13智能代步車控制系統(tǒng)方案設計14智能代步車控制系統(tǒng)需求分析14智能代步車控制系統(tǒng)總體設計15智能代步車控

15、制系統(tǒng)方案論證163.3.13.3.23.3.3控制系統(tǒng)設計16無刷直流電機驅(qū)動設計18差速轉(zhuǎn)向設計203.3.4定位設計223.3.5 環(huán)境感知及避障設計23本章小結(jié)24智能代步車控制系統(tǒng)硬件設計與實現(xiàn)25智能代步車控制系統(tǒng)硬件總體設計254.1.1 控制系統(tǒng)硬件方案設計253.4第 4 章4.14.1.2 主要選型及介紹264.2主控模塊設計274.2.14.2.24.2.34.2.44.2.5板電路28GPS 模塊接口電路30GPRS 通訊模塊接口電路31USB頭模塊接口電路32液晶屏接口電路324.3行駛控制模塊設計334.3.14.3.24.3.34.3.44.3.54.3.6STM

16、32 最小系統(tǒng)34桿接口電路35霍爾傳感器接口電路35無刷電機控制接口電路36功率驅(qū)動電路37過流保護電路384.4 CAN 總線通訊模塊384.5其他功能模塊設計404.5.14.5.24.5.34.5.44.5.5電源穩(wěn)壓模塊40語音提示模塊41溫度傳感模塊42超聲波模塊42蜂鳴器模塊434.6第 5 章本章小結(jié)43智能代步車控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)455.15.2智能代步車控制系統(tǒng)總體設計45設計46智能代步車控制系統(tǒng)5.2.15.2.25.2.3LCD 觸摸屏驅(qū)動程序設計46GPS/GPRS基于 V4L2 的定位設計48圖像設計515.3行駛控制設計525.3.15.3.25.3.35.3.

17、4電子換相模塊子程序54桿模塊子程序56調(diào)速模塊子程序57差速模塊子程序595.4CAN 總線通信程序設計59CAN 總線數(shù)據(jù)格式59CAN 總線驅(qū)動設計61GUI 應用程序設計635.55.5.15.5.2總體架構(gòu)64GUI 設計655.6第 6 章6.1本章小結(jié)66智能代步車控制系統(tǒng)測試與驗證67控制系統(tǒng)硬件電路測試676.1.1 電源轉(zhuǎn)換電路686.1.2 電機驅(qū)動電路信號686.2控制系統(tǒng)測試69搭建696.2.16.2.26.2.36.2.4測試系統(tǒng)移植測試69CAN 總線測試70GUI 界面顯示程序測試716.3第 7 章7.1本章小結(jié)72結(jié)束語73主要工作與創(chuàng)新點737.2 后續(xù)

18、研究工作73參考文獻75附錄A部分硬件設計原理圖和PCB 版圖78附錄B部分程序代碼81致謝84攻讀學位期間從事的科研工作及取得的成果85圖錄圖 1.1圖 2.1圖 2.2圖 2.3圖 2.4圖 3.1圖 3.2圖 3.3圖 3.4圖 3.5圖 3.6圖 3.7圖 3.8圖 3.9圖 4.1圖 4.2圖 4.3圖 4.4圖 4.5圖 4.6圖 4.7圖 4.8圖 4.9圖 4.10圖 4.11圖 4.12Pride 公司 GO-Chair 電動代步車2智能代步車結(jié)構(gòu)配置 710111214 151818192021232425272829303031 3132 333434帶位置傳感器無刷直流

19、電機驅(qū)動原理框圖代步車差速轉(zhuǎn)向模型GPS 定位原理圖智能代步車功能需求智能代步車控制系統(tǒng)總體方案控制系統(tǒng)流程圖三相半橋式驅(qū)動電路三相全橋式驅(qū)動電路各繞組通電相序以及霍爾位置信號編碼值電子差速轉(zhuǎn)向系統(tǒng)定位方案環(huán)境感知及避障系統(tǒng)方案框圖硬件設計總體方案主控模塊框圖SDRAM 與S3C6410 連接原理圖NAND FLASH 與S3C6410 連接原理圖板時鐘復位電路JTAG 調(diào)試接口GPS 模塊接口電路GPRS 模塊接口電路USB頭接口電路LCD 液晶接口電路無刷直流驅(qū)動系統(tǒng)框圖STM32 最小系統(tǒng)電路圖 4.13圖 4.14圖 4.15圖 4.16圖 4.17圖 4.18圖 4.19圖 4.20

20、圖 4.21圖 4.22圖 4.23圖 4.24圖 4.25圖 4.26圖 5.1圖 5.2圖 5.3圖 5.4圖 5.5圖 5.6圖 5.7圖 5.8圖 5.9圖 5.10圖 5.11圖 5.12圖 5.13圖 5.14圖 5.15桿接口電路3536363737383940 41 4142424343454747495052535354555658596263霍爾傳感器接口電路STM32 無刷直流電機控制接口電路MOSFET 驅(qū)動電路光耦電路過流保護電路S3C6410 與CAN 模塊連接示意圖MCP2510 與收發(fā)器硬件連接圖電源電壓轉(zhuǎn)換電路語音提示模塊電路溫度傳感器模塊接口電路US-100

21、 超聲波測距模塊超聲波測距模塊接口電路蜂鳴器電路控制系統(tǒng)架構(gòu)觸摸屏驅(qū)動程序流程示意圖幀緩沖設備顯示圖像流程圖定位流程圖GPRS 模塊程序流程圖V4L2流程框圖行駛控制原理框圖行駛控制流程圖外部中斷程序框圖波形仿真圖智能代步車方向控制區(qū)間劃分圖調(diào)速模塊子程序框圖差速轉(zhuǎn)向模塊子程序框圖CAN 報文發(fā)送流程CAN 中斷接收流程圖 5.16圖 5.17圖 6.1圖 6.2圖 6.3圖 6.4圖 6.5圖 6.6圖 6.7圖 6.8圖 6.9處理模塊和數(shù)據(jù)模塊關(guān)系64 6567 6869707070717172GUI 程序界面設計波形單電機實驗測試示波器測得Uboot 燒寫過程zImage 燒寫過程文件

22、系統(tǒng)燒寫過程接收擴展幀波形擴展幀劃分控制系統(tǒng)登陸界面控制系統(tǒng)主界面表錄表 2.1表 3.1表 5.1表 5.2表 5.3表 6.1表 6.2電機優(yōu)缺點比較7對比22GPS 數(shù)據(jù)信息及其含義48差速解算轉(zhuǎn)速表56CAN 總線擴展幀格式60電源測試對照表68測試環(huán)境69控制系統(tǒng)注釋表ARM API CAN CMOS DSP FPGA GPS GPRSGUIAdvanced RISC Machines，精簡指令集微處理器Application Programmingerface，應用程序編程接口Controller Area Network，控制器局域網(wǎng)總線Complementary Metal O

23、xide Semcond-uctor，互補金屬氧化物半導體Digital Signal Prosor，數(shù)字信號處理器Field Programmable Gate Array，可編程門陣列Globalitioning System，全球General Packet Radio Service，通用分組無線服務技術(shù)Graphic Usererface，圖形用戶接口Insulated Gateolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管LCDMCU MOSFETLiquid Crystal Display，液晶顯示屏 Microcontroller Unit，微控制單元Metal Oxide

24、 Semiconductor Field Effect Transistor，金氧半場效晶體管PCBPred Circuit Board，印制電路板Proportionegration Differentiation，比例-積分-微分Pulse Width Modulation，脈沖寬度調(diào)制 Reduced Instruction Set Computer，精簡指令集System on Chip，系統(tǒng)RISCSoC SPI UART USBWIFISerial Peripheralerface，串行外設接口Universal Asynchronous Reciver Trans-mitter，

25、通用異步收發(fā)傳輸器 Universal Serial Bus，通用串行總線Wireless Fidelity，無線寬帶第 1 章 緒論1.1 課題背景與意義隨著城市環(huán)境規(guī)模的日益擴大，燃油交通工具大量使用，能源價格日益上漲、交通狀態(tài)越發(fā)擁堵、城市空氣污染嚴重、化等問題相繼出現(xiàn)，所以選擇綠色出行不但是一種環(huán)境保護的理念，而且是一種向上生活態(tài)度的體現(xiàn)。電動代步車便是一種綠色出行的方式，發(fā)展綠色的電動交通工具已經(jīng)成為一個重要的課題。電動代步車憑借其省時、便捷、節(jié)能、環(huán)保、安全等諸多優(yōu)勢，成為全球諸多國家和地區(qū)極力推廣的交通工具的形式之一，得到廣大居民的青睞。21 世紀，化已是全球化現(xiàn)象。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計

26、，從現(xiàn)在到 2050預計是現(xiàn)在的四倍。年將從 6 億增加到 20 億，其中發(fā)展中國家電動代步車需求市場在過去 50 年內(nèi)持續(xù)增長，年增幅在 7%左右。2011 年，全球1。電動代步車市場銷量突破 500 萬輛，銷售額達 46 億48 億隨著技術(shù)的快速發(fā)展，系統(tǒng)也在電動代步車上得到應用。嵌入式技術(shù)基于“特定”的應用場合，擁有對體積、成本、功能、可靠性、功耗等優(yōu)點，在消費電子、互聯(lián)網(wǎng)通信、工控等領域都有著舉足輕重的地位。代步車控制之一，以往代步車控制系統(tǒng)是單獨利用 MCU 設計，系統(tǒng)是電動代步車的I/O 端口、系統(tǒng)時鐘頻率不夠高，但經(jīng)過長時間的測試和使用，發(fā)現(xiàn)由于缺少造成代步車功能單一，操作缺乏人

27、性化2。目前無技術(shù)的流行、全球化進程加劇以及老年人對生活質(zhì)量需求提高，開發(fā)一款方便老年人、殘障參與社會活動的智能代步車控制系統(tǒng)，具有深遠的社會意義和廣闊的市場前景?；谝陨闲枨?，研究設計一種智能化程度高，滿足我齡化社會節(jié)能、環(huán)保、安全的交通工具需求的智能代步車控制系統(tǒng)有廣闊的市場前景。智能代步車代替汽車出行，減少了尾氣排放，緩解擁堵的城市交通現(xiàn)狀，符合人們一直大力倡導的綠色出行、低碳生活的理念。1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀智能代步車控制系統(tǒng)屬于電動輪椅控制系統(tǒng)的領域，國外這方面的研究起步較早，相關(guān)研究開始于上世紀八十年代，事實上在以前歐美、等發(fā)達國家就已經(jīng)關(guān)注到社會化，老年人和殘障由于身體機能的在日

28、常的生活中行動不便，為此開始研究和開發(fā)各種電動輪椅、代步車的代步輔助工具來解決老人代步出行。世界各國的科研院所、公司相繼得到國家項目支持，經(jīng)過多年研究開發(fā)，開發(fā)了多種智能代步車控制系統(tǒng)，包括麻省理工大學的WHEELSLEY 項目，的TAO 項目，西班牙的 SIAMO 項目，法國的 VAHM 項目，德國大學的MAID 項目，希臘的SENARIO，我國 863 智能機器人智能輪椅項目等3。近些年來，國外電動代步車行業(yè)發(fā)展尤為迅猛，在電動車制造公司主要代表如Pride 公司開發(fā)的 GO-Chair 電動代步車，如圖 1.1 所示。圖 1.1 Pride 公司 GO-Chair 電動代步車該電動代步車

29、由兩個 12V 電池串聯(lián)車載電源，采用有刷直流電機作為驅(qū)動電機，由桿操作控代傳統(tǒng)方向盤的轉(zhuǎn)向機構(gòu)，具有轉(zhuǎn)彎半徑小，操作方便，適合在室內(nèi)使用等特點。在國內(nèi)許多高校、科研院所，都在進行智能代步車研究和開發(fā)，開展研究較晚，但也有自己的技術(shù)特點和優(yōu)勢。自動化所研制的智能代步車控制系統(tǒng)采用 ARM+DSP+FPGA 的方式來構(gòu)建智能代步車控制系統(tǒng)，由 ARM、DSP、FPGA 主控分別搭建智能代步車的控制系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)和運動控制系統(tǒng)，整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定，智能化程度高。另外，自動化所研制的多模態(tài)交互代步車樣機，著重對智能代步車人機交互控制界面的設計，并且可以實現(xiàn)簡單的人機功能。交通大學開發(fā)一種多

30、功能智能代步車，主要為喪失肢體行動能力的殘障設計，代步車用戶通過發(fā)出前進、后退、左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、停車等控制指令，代步車即可在 2 秒內(nèi)執(zhí)行指令4。中正大學研制的代步車控制系統(tǒng)，以一臺 PC 為上位機控制代步車，裝配麥克風、液晶面板、傳感器等，搭載自行開發(fā)的系統(tǒng)，能實現(xiàn)無線網(wǎng)絡通訊功能。國內(nèi)雖然有很多公司在做這方面研究開發(fā)，但沒有形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模，產(chǎn)品系列不夠完善，與國外專業(yè)公司相比，沒有競爭優(yōu)勢。因此，研究開發(fā)一種性價比高、人機界面友好、功能較完備的智能代步車控制系統(tǒng)，縮小與外國專業(yè)公司的差距，滿足日益社會化的需求，減少環(huán)境污染，緩解擁堵的城市交通狀況，符合中國國情的電動代步工具是未來代步車研究的

31、重點。1.3 課題研究內(nèi)容及意義本文研究設計一種運用技術(shù)開發(fā)，既能滿足老年人的日常出行需求，又能應用于殘障的康復訓練的智能電動代步車控制系統(tǒng)，解決和改善目前老年人代步車智能化水平低、安全隱患突出。具體工作有以下幾個部分：1. 在研究市場上智能代步車已經(jīng)實現(xiàn)的功能以及有廣泛需求的功能的基礎上，研究設計一種智能代步車控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn) GPS 定位，頭圖像數(shù)據(jù)，觸摸屏與桿共同對智能代步車進行相應操作，環(huán)境感知和避障等功能。2. 對電動代步車差速轉(zhuǎn)向原理進行分析，建立電子差速驅(qū)動模型，在建?；A上設計雙電機差速轉(zhuǎn)向與驅(qū)動控制總體方案。3. 根據(jù)硬件設計總體方案進行智能代步車控制系統(tǒng)硬件電路設計。硬件

32、電路設計分為兩個部分：主控模塊和行駛控制模塊，其中主控模塊包括板模塊、GPS 模塊、GPRS 模塊、USB頭模塊、LCD 液晶屏模塊、CAN 通信功能模塊；行駛控制模塊包括 STM32 最小系統(tǒng)、模塊以及相關(guān)桿模塊、霍爾傳感器模塊、功率驅(qū)動模塊等。4. 根據(jù)設計總體方案進行智能代步車控制系統(tǒng)設計。設計包括對Linux 系統(tǒng)內(nèi)核驅(qū)動進行研究，裁剪訂制合適的系統(tǒng)文件、驅(qū)動程序和開發(fā)上層應用等，主要完成 USB 接口式4Linux2頭設備驅(qū)動圖像設計，GPS 定位設備與 GPRS 通信設備等驅(qū)動程序開轂電機驅(qū)動、電樞電子換向、雙電機差速、桿等行駛控制模塊程序開發(fā)。5. 對智能代步車整車方案測試驗證，

33、以完成系統(tǒng)設計的正確性與完整性的驗證。隨技術(shù)的發(fā)展，用戶對產(chǎn)品性能要求越來越高，例如，友好的操作界面，用戶程序功能多樣化等。本文將ARM 處理器與電動代步車結(jié)合，設計一種基于 ARM 處理器并移植Linux 操作系統(tǒng)的的智能代步車控制系統(tǒng)，采用 QT 設計上層應用程序，具有操作簡單、人機界面良好、附加功能豐富的特點，頭路面，GPS例如，觸摸屏和桿共同控制代步車行駛，定位等。代步車以電池作動力，具有節(jié)能、環(huán)保、安全等特點，代替汽車出行，減少尾氣排放，緩解擁堵的城市交通現(xiàn)狀，符合一直大力倡導的綠色出行、低碳生活的理念。1.4組織結(jié)構(gòu)本文主要完成基于 ARM 的智能代步車控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)7 個章

34、節(jié)，具體章節(jié)安排如下：整體分為第一章 緒論，概述了智能代步車的產(chǎn)業(yè)背景和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，并給出了課題研究內(nèi)容及各章節(jié)安排。第二章 智能代步車系統(tǒng)研究和分析，概述了智能代步車的背景、發(fā)展趨勢，及代步車的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理，然后介紹了智能代步車控制系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)。第三章 智能代步車控制系統(tǒng)方案設計和論證，首先對智能代步車控制系統(tǒng)的需求進行分析，根據(jù)需求分析對智能代步車控制系統(tǒng)相關(guān)方案進行對比論證，給出適合智能代步車控制系統(tǒng)的設計方案，最后對智能代步車控制系統(tǒng)總體設計進行介紹。第四章 智能代步車控制系統(tǒng)硬件設計與實現(xiàn)，對智能代步車控制系統(tǒng)的硬件電路進行介紹，分為兩個部分：主控模塊和行駛控制模塊，其中主控模

35、塊包括板模塊、GPS 模塊、GPRS 模塊、USB頭模塊、LCD 液晶屏模塊、CAN 通信模塊以及相關(guān)功能模塊，行駛控制模塊包括 STM32 最小系統(tǒng)、桿模塊、霍爾傳感器模塊、功率驅(qū)動模塊等。第五章 智能代步車控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)，首先介紹了開發(fā)平臺的整體架構(gòu)和選型，然后針對智能代步車相關(guān)模塊的需求，對相關(guān)設備驅(qū)動進行設計，包括LCD 液晶屏驅(qū)動、USB頭模塊驅(qū)動、GPS 模塊驅(qū)動、GPRS 模塊驅(qū)動及CAN 總線通訊模塊驅(qū)動等，再著重對行駛控制模塊的進行開發(fā)，包括電子換相、調(diào)速、差速轉(zhuǎn)向、桿等子程序的設計。第六章 智能代步車控制系統(tǒng)測試與驗證，對智能代步車控制系統(tǒng)的硬件電路測試，功能測試，在測

36、試過程中發(fā)現(xiàn)問題并給出解決方案。第七章 總結(jié)與展望，對本文研究內(nèi)容進行總結(jié)，并后續(xù)工作的研究方向。第 2 章 智能代步車系統(tǒng)研究與分析2.1 智能代步車概述智能代步車一般以車載電池為動力來源，使用輪轂電機驅(qū)動車輪行駛，是老年人、殘障等行動不便人群的一種比較理想的代步工具，具有一定的消費市場，也是近年來電動車研發(fā)的一種趨勢。智能電動代步車可以減少碳排放、保護環(huán)境，而且減輕用戶經(jīng)濟負擔，具有環(huán)保、結(jié)構(gòu)簡單、操作人性化等優(yōu)點，滿足了人們普遍愿望和功能需求。尤其是具有中短行駛里程、低速的智能電動代步車，這類代步車具有智能化程度高，有獨立的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，LCD 顯示屏可以顯示實時行車速度、行駛里程、池狀態(tài)，

37、人機交互界面人性化5。、電智能代步車的工作原理動汽車類似，只是體積更小、功率更小，是從醫(yī)療器械電動輪椅車演變而來，一般最大車速 10 公里左右，爬坡能力在 8左右，智能代步車具有以下明顯的優(yōu)點：1. 結(jié)構(gòu)相對簡單，易于維修。與采用發(fā)引擎的機動車相比，采用電力驅(qū)動的智能代步車結(jié)構(gòu)要簡單得多，故障更少，維修也更方便；2. 污染少，動力補給方便，能源利用率高。一般智能代步車以電池為能源，以電機驅(qū)動行駛，沒有尾氣排放、安全隱患等問題。智能代步車總輸出功率一般在 300W 以下，在路況較好的道行駛功率一般不超過 100W，輕型代步車每百公里耗電一度半左右，具有節(jié)能、環(huán)保、安全等特點；3. 行駛時噪聲低、

38、振動小。電機驅(qū)動要比內(nèi)燃機噪聲小得多，傳構(gòu)相對簡單，因而振動和噪聲也較小，對老年人和殘疾來說舒適性更好。2.2 智能代步車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理智能代步車整車車身機械結(jié)構(gòu)分為以下幾大部分：代步車車架，轉(zhuǎn)向操作裝置，座椅，控制系統(tǒng)單元及輪轂電機等，其中車架包括底盤及座椅支撐裝置，在傳統(tǒng)機械轉(zhuǎn)向代步車上改進，將復雜的機械轉(zhuǎn)向換成電控轉(zhuǎn)向裝置6。智能代步車就動力驅(qū)動而言，有采用內(nèi)燃機、電和混合動力驅(qū)動的方式，但主要采用電驅(qū)動，以電池為動力來源，結(jié)構(gòu)較為簡單，其結(jié)構(gòu)配置如圖 2.1所示?？刂葡到y(tǒng)復雜度高、轉(zhuǎn)矩脈動大和振動噪聲較大。因此，開關(guān)磁阻電機在電動車輛中電機驅(qū)動應用較少。2. 感應電機：感應電機具有效率

39、高、可靠性高、能量密度高等特點，有的工業(yè)標準，但是其控制系般需要高檔的控制，加上控制系統(tǒng)電路復雜，在小功率的驅(qū)動系統(tǒng)中采用很少。3. 直流電機：直流電機分為有刷直流電機和無刷直流電機。有刷直流電機具有啟動扭矩大電流小、調(diào)速性好、穩(wěn)定性高等特點，但是也存在較多缺點，例如，采用機械換相，換相時電刷與換相器間會產(chǎn)生火花，無法適應高速環(huán)境。無刷電機克服有刷電機的許多缺點，具有優(yōu)良的機械性能，在電動車輛電機驅(qū)動中應用廣泛。2.2.2 電機驅(qū)動控制器直流有刷電機、永磁無刷直流電機、異步電機以及開關(guān)磁阻等電機都可以作為智能代步車的驅(qū)動電機，只是相應的控制器不同而已。交流電機驅(qū)動控制器將直流電通過逆變器變成交

40、流電后驅(qū)動電機，具有質(zhì)量輕、效率高、調(diào)速范圍廣等優(yōu)點，近年來取得不少新的突破，但交流電機驅(qū)動系般在電動汽車等功率較大的場合使用較為廣泛，在功率較小的電動代步車應用很少。直流有刷電機驅(qū)動器一般多用在早期電動代步車，是比較成電機驅(qū)動控制器，價格相對低廉，只需要用 MOSFET 元件組成“H”橋，就可以實現(xiàn)對電機的控制，從而使代步車的前進、后退、轉(zhuǎn)彎、停止等功能，但其采用機械換相，可靠性較低。根據(jù)驅(qū)動類型，電機驅(qū)動控制器分為以下幾種類型7：1. DSP 處理器主控的電機驅(qū)動控制器。控制精度高，但開發(fā)難度較大，價格高昂；2. 單片機主控的電機驅(qū)動控制器?？刂凭纫话愫艿?，僅僅完成一般的功能，在需要精密

41、控制的場合達不到要求；3. ARM 處理器主控的電機驅(qū)動控制器。ARM的時鐘頻率和控制精度可以和普通級別 DSP 相媲美，而且針對電機控制方面專門集成了多種的電路，價格低廉，非常適合中低成本的電機控制領域，可以有效的降低電機驅(qū)動控制器的體積和成本。2.2.3 操作控制系統(tǒng)操作控制系統(tǒng)作為智能代步車的技術(shù)之一，其研發(fā)水平對代步車發(fā)展有著的影響。代步車操作控制系統(tǒng)主要可以分為兩種：一種是控制單元與輪轂電機驅(qū)動單元由一塊控制，這類控制系統(tǒng)完成功能相對簡單，如前進、后退、轉(zhuǎn)彎等，控制精度低；另一種是主從式控制方式，控制單元與輪轂電機驅(qū)動單元由不同分別控制，兩者通過總線通信，這類控制系統(tǒng)輪轂電機驅(qū)動單元

42、由單獨控制，能完成較復雜的運動控制算法。目前，研發(fā)的代步車控制系統(tǒng)雖然功能上滿足了市場需求，但是卻存在著控制器集成功能少、穩(wěn)定性可靠性差，各個供應商提供的控制器接口與通訊協(xié)議互不相同、可移植性差及控制系統(tǒng)成本較高等缺點。隨著智能代步車控制系統(tǒng)研究的不斷深入，對控制系統(tǒng)的要求越來越高，電動代步車控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢主要有以下幾點：1. 控制系統(tǒng)對輪轂電機驅(qū)動部分運算能力要求越來越高。隨著整車控制智能化要求越來越高，控制系統(tǒng)的輸入輸出信號將會增多，運動控制算法等相應算法也越來越復雜，對主控的運算能力提出更高要求。據(jù) Motorola 公司年，市場上高性能的 32 位處理器將占到代步控制系統(tǒng)處理器的

43、90%以上。，20152. 控制系統(tǒng)硬件設計趨于。隨著電子控制單元傳感器等數(shù)量增多，控制系統(tǒng)的布局及控制系統(tǒng)成本會制約智能代步車的發(fā)展與普及。硬件設計后不僅減少控制器的體積，還能控制系統(tǒng)研發(fā)成本。3. 控制系統(tǒng)整體架構(gòu)逐漸規(guī)范化。隨著各廠商的合作越來越密切，控制系統(tǒng)架構(gòu)的規(guī)范有利于提高的可移植性，同樣降低控制系統(tǒng)的研發(fā)成本。2.3 智能代步車控制系統(tǒng)技術(shù)分析前面兩節(jié)對智能代步車系統(tǒng)做了整體介紹，包括代步車整車的結(jié)構(gòu)組成和工作原理，下面針對智能代步車控制系統(tǒng)中應用到的部分進行分析，這一節(jié)主要分析在智能代步車控制系統(tǒng)中較為關(guān)鍵的輪轂電機驅(qū)動技術(shù)、代步車差速轉(zhuǎn)向技術(shù)、。2.3.1 輪轂電機驅(qū)動技術(shù)輪

44、轂電機是在車輪內(nèi)裝電機，將電機裝置、傳動和制動集成到輪轂內(nèi)，使得電動代步車整車結(jié)構(gòu)得以簡化。目前，輪轂電機多采用永磁無刷直流電機。永磁無刷直流電機由永磁材料制成的轉(zhuǎn)子和三相對稱線圈繞組的定子組成，具有結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、方便等優(yōu)點，相對有刷直流電機而言，有更加優(yōu)越的性能。永磁無刷直流電機分為無位置傳感器和有位置傳感器兩種類型。位置傳感器形式是多樣的，一般常見為霍爾位置傳感器，內(nèi)裝帶位置傳感器永磁無刷直流電機的輪轂電機驅(qū)動原理如圖 2.2 所示。1. 機械轉(zhuǎn)向。通過研發(fā)特殊機械轉(zhuǎn)向傳動裝置來實現(xiàn)，傳動可靠性高，但存在結(jié)構(gòu)復雜，輸出轉(zhuǎn)矩浪費大，成本較高等缺點。是機械的，2. 電控轉(zhuǎn)向。將控制指令傳

45、遞到轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)，避免復雜的機械傳動，通過優(yōu)化控制模型，提高控制算法的準確性來實現(xiàn)智能代步車差速轉(zhuǎn)向。智能代步車屬于低速兩后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，參考 Ackerman-Jeantand 模型建立智能代步車差速轉(zhuǎn)向模型9，如圖 2.3 所示。其中，E 為代步車的車身長，W 為車寬， 為轉(zhuǎn)向角度。第 3 章 智能代步車控制系統(tǒng)方案設計3.1 智能代步車控制系統(tǒng)需求分析目前，大多數(shù)中低成本代步車主要是以中單片機為控制，完成基本的電機驅(qū)動，前進、后退等機械運動，而且人機交互方式很少，缺乏智能化操作功能。另外，代步車的使用者大部分是老年人或行動不便的殘障。因此，設計一種更加人性化符合老年人需求的智能代步車就有了

46、市場需求。經(jīng)過分析，智能代步車控制系統(tǒng)要求擁有較好的人機操作界面、豐富的附加功能，例、定位等功能，如圖 3.1 所示。如觸摸控制、路面實時3.2 智能代步車控制系統(tǒng)總體設計在智能代步車控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面一般采用主從控制的方式，上位機負責系統(tǒng)整體控制，包括人機交互、參數(shù)設置、系統(tǒng)管理以及各功能模塊的協(xié)調(diào)控制等，同時完成輪轂電機驅(qū)動參數(shù)計算，送到下位機，完成對智能代步車的運動控制。上位機多采用PC 機，但PC 上位機信息集中處理，實時性較差，成本較高。隨著計算的發(fā)展，開始嘗試采用技術(shù)構(gòu)建智能代步車控制系統(tǒng)開發(fā)。本文智能代步車控制系統(tǒng)采用“控制器+處理器”的主從式控制方案，其中核心主控單元采用搭載了操

47、作系統(tǒng)的，行駛控制單元采用高速處理器完成輪轂電機驅(qū)動。上位機搭載操作系統(tǒng)，完成對智能代步車的直觀操作，把控制命令發(fā)送給處理器，行駛控制模塊才是直接執(zhí)行機構(gòu)。主控單元的外圍模塊由顯示模塊、頭模塊、定位模塊、測距傳感模塊等模塊組成。行駛控制單元模塊由左右驅(qū)動電機、桿等模塊組成，主控模塊與行駛控制模塊通過 CAN 總線進行通信，其系統(tǒng)總體方案如圖 3.2 所示。圖 3.2 智能代步車控制系統(tǒng)總體方案JTAGUART驅(qū)UART動行駛控制CAN電驅(qū)動模塊機SPII/OI/O硬件操縱桿溫度模塊語音提示模塊接口測距傳感模塊定位模塊頭模塊顯示模塊CPU蜂鳴器模塊操作系統(tǒng)內(nèi)核圖形界面驅(qū)動程序數(shù)據(jù)庫用戶應用程序路

48、況參數(shù)設定電量管理定位行駛控制人機界面智能代步車控制系統(tǒng)的運行流程如下：系統(tǒng)上電后觸摸屏啟動，用戶先通過在圖形化登陸系統(tǒng)界面輸入用戶名和，進入代步車控制系統(tǒng)主界面，用戶在功能界面可以實現(xiàn)相應的功能，對智能代步車進行相應的操作，如行駛控制、參數(shù)設定等。有些代步車用戶身體活動可能不便，在過程中，頭部大范圍扭動可能造成，用戶可以通過安裝在代步車后部的頭對路面進行觀察，保證的安全。智能代步車通過定位模塊和參數(shù)模塊，實時獲取代步車的準確地理位置、速度及電量等信息，然后將信息以一定格式通過通信模塊發(fā)送到服務器或上，實現(xiàn)代步車定位的功能。另外，當代步車到的溫濕度等信息超過設定閾值，車載電源電量低于某一設定閾

49、值時，告警單元會發(fā)出信息。代步車控制系統(tǒng)檢測車載電源的剩余電量，代步車繼續(xù)行駛里程。3.3 智能代步車控制系統(tǒng)方案論證上一節(jié)對智能代步車控制系統(tǒng)軟硬件進行總體分析和設計。本節(jié)根據(jù)智能代步車控制系統(tǒng)的需求分析和總體設計方案對控制系統(tǒng)軟硬件、電機驅(qū)動、差速轉(zhuǎn)向、定位、環(huán)境感知和避障等方案進行選擇和設計。3.3.1 控制系統(tǒng)設計根據(jù) 3.1 節(jié)智能代步車的功能需求分析，代步車控制系統(tǒng)要求擁有較好的人機操作界面、豐富的附加功能，例如觸摸控制、路面實時、定位等。嵌入式應用在“特定”的場合，滿足高性能、低成本的需求，擁有對體積、成本、功能、功耗、可靠性的要求和軟硬件可裁剪、移植的優(yōu)點，本文智能代步車控制系

50、統(tǒng)采用軟硬件進行設計開發(fā)。1.處理器處理器是系統(tǒng)的硬件，操作系統(tǒng)運行的。嵌入式處理器可分為以下幾種類型：(1)微控制器：又稱單片機，通常把 CPU、器等其他外設封裝在一個中，只保留與應用相關(guān)功能硬件。(2)微處理器：由通用CPU 演變而來，它的特征是具有較高的性能，在應用領域通用性強，和工業(yè)控制計算機比，具有體積小、成本低、可靠性高等優(yōu)點。(3)DSP 處理器：主要用來處理數(shù)字信號，運算速度很高，有很高的編譯效率和指令執(zhí)行速度。(4)其中，片上系統(tǒng)：又稱系統(tǒng)SoC，在集成電集成較多功能模塊。微處理器在應用通用性、移植、開發(fā)難易程度等方面具有較大優(yōu)勢。目前主流微處理器有 ARM 系列、C 系列，

51、其中 ARM 處理器，因其卓越的性能和顯著的優(yōu)點，已廣泛應用于工業(yè)控制、消費電子等領域。本文控制系統(tǒng)硬件采用 ARM 架構(gòu)微處理器。2.操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)是系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，它管理著系統(tǒng)軟硬件資源，是硬件與之間的橋梁。操作系統(tǒng)不僅為底層硬件提供操作，同時為上層應用程序提供編程接口，虛擬化硬件。因此，操作系統(tǒng)的選擇對系統(tǒng)，目前流行的操作系統(tǒng)有以下幾種：(1)Linux 操作系統(tǒng)：優(yōu)勢在于免費、內(nèi)核源碼公開、性能優(yōu)異、移植容易、相應技術(shù)支持也較多。(2) VxWorks 操作系統(tǒng)：優(yōu)勢在于實時性好，有高性能的內(nèi)核，友好的用戶開發(fā)環(huán)境及良好的發(fā)展能力，具備強大的集成開發(fā)環(huán)境，但是 VxWorks 的開

52、發(fā)和使用需要支付高昂的專利費，開發(fā)成本較高，而且源碼不公開。(3) Windows CE 操作系統(tǒng)：Windows CE 繼承了Windows 圖形化界面，大多數(shù)應用只需要簡單修改即可使用，但是 Windows CE 是的，價格比較昂貴。對智能代步車控制系統(tǒng)來說，的好壞直接影響系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和功能的實現(xiàn)，系統(tǒng)設備較多，實現(xiàn)的功能較多，需要完成圖像、友好的人機交互等復雜的應用11。本文在 ARM作系統(tǒng)。Linux 操硬件搭載智能代步車控制系統(tǒng)設計分為三個層次：底層驅(qū)動層、操作系統(tǒng)層和上層應用層。底層驅(qū)動層包括引導加載程序Bootloader、硬件驅(qū)動等底層；操作系統(tǒng)層包括操作系統(tǒng)內(nèi)核移植、文件

53、系統(tǒng)移植；上層應用層為在操作系統(tǒng)上運行的用戶程序。為了使智能代步車的設備正常工作，需要完成設備驅(qū)動的編寫。在系統(tǒng)上層應用上，完成智能代步車的運動控制、采集、參數(shù)設定等功能子程序模塊的編寫。代步車控制系統(tǒng)流程如圖 3.3 所示。無刷直流電機采用半橋驅(qū)動方式的優(yōu)點是驅(qū)動元器件少、成本低、控制簡單，但電機繞組利用率低，一個周期每個繞組只有 周期通電，轉(zhuǎn)矩波動大。2. 全橋式三相全橋式驅(qū)動電路如圖 3.5 所示。T1、T2、T3、T4、T5、T6 為功率器件，逆變電橋，采用星型連接方式驅(qū)動無刷直流電機，根據(jù)位置邏輯信號，控制功率器件導通實現(xiàn)電機三相繞組電流通斷，常見導通方式分為兩種：兩兩導通方式和三三

54、導通方式。綜合考慮電機相數(shù)、連接方式與工作性能的關(guān)系，本文無刷直流電機采用三相星型全橋兩兩導通的驅(qū)動方式。霍爾位置傳感器在空間安裝上間隔 ，其相位差為 120，霍爾傳感器的值，可以得到一個 3 位的編碼值，每個編碼值代表了轉(zhuǎn)子當前所處的區(qū)間，從而確定對哪些繞組通電。不同區(qū)間霍爾位置編碼值和定子繞組通電情況如圖 3.6 所示。電子差速轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以分為以下 3 個主要部分，如圖 3.7 所示。桿、旋轉(zhuǎn)電位器；行駛控制系統(tǒng)：電機驅(qū)動模塊、位置信號桿系統(tǒng)：模塊；轉(zhuǎn)向驅(qū)動系統(tǒng)：無刷直流電機、轉(zhuǎn)向驅(qū)動輪。三部分的分別是：旋轉(zhuǎn)電位器、微控制器、驅(qū)動電機。轉(zhuǎn)向，擺脫了傳統(tǒng)機械轉(zhuǎn)向傳動效率低下，簡化轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)

55、構(gòu)，提高安全性，增加代步車空間布局的靈活性，同時降低代步車的質(zhì)量，加大代步車續(xù)航里程。3.3.4定位設計由于部分代步車用戶比較大，力可能有所，因此作為用戶的親人希望能時時刻刻知道代步車的具體地理位置等，以及基于智能代步車的防盜功能的考慮，需要能夠準確的獲取智能代步車的地理位置，設計智能代步車的定位功能。目前在汽車和等移動終端上應用較多的定位方式有：GPS 定位、A-GPS輔助定位、小區(qū)識別號 CellID 定位、AFLT（Advanced Forward Link Trilateration）定位、GPSOne 定位、基于運營商定位中心定位等。各類對比如表 3.1 所13。示，在車載定位領域一

56、般使用 GPS表 3.1對比GPS A-GPSCellIDAFIT高需要終端支持高需要終端支持低中無特殊要求室內(nèi)定位難度高，精度低室內(nèi)定位難度高，精度低需要支持多種結(jié)合，GPSOne高需要終端支持定位成功較高基于A-GPS 或 GPSOne，需要終端支持；基于 CellID 或 AFIT，不依賴終端由實際采用技術(shù)決定多種結(jié)合，定位中心定位成功較高定位除了使用的數(shù)據(jù)接收裝置外，同時還需要無線數(shù)據(jù)發(fā)送裝置。隨著通信領域發(fā)展，越多的通信方式和通信網(wǎng)絡應用于車載定位系統(tǒng)中。不同的應用領域根據(jù)實際應用需求選擇不同的無線通信的方式傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務。在車載中常用的數(shù)據(jù)傳輸方式有：GSM 數(shù)字蜂窩移動通信、GPR

57、S 通用分組業(yè)務、CDMA、3G、WIFI 等。考慮到定位數(shù)據(jù)量不大，不需要發(fā)等，車載定位數(shù)據(jù)發(fā)送方式常用的是 GSM 移動通信和 GPRS 通送、用無線分組業(yè)務。精度終端條件備注本文定位數(shù)據(jù)接收發(fā)送分別使用 GPS 定位裝置和 GPRS 通用無線分組業(yè)務。GPS/GPRS 的定位方案如圖示。到潛在時反應緩慢造成的事故概率。本文避障模塊采用超聲波測距模塊。超聲波測距避障是通過超聲波發(fā)射裝置發(fā)出超聲波，根據(jù)接收到超聲波的時間差t，由 s=vt/2 得出測量距離。由于超聲波速度與溫度有關(guān)，溫度變化大會影響測量精度，應通過測量溫度來進行補償加以校正。環(huán)境感知及避障系統(tǒng)方案框圖，如圖 3.9 所示。第

58、 4 章 智能代步車控制系統(tǒng)硬件設計與實現(xiàn)4.1 智能代步車控制系統(tǒng)硬件總體設計硬件的設計是整個智能代步車控制系統(tǒng)能否正常工作運行的基礎。其中，主控的選擇和控制方案的確定起著的作用，最終直接影響控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。4.1.1 控制系統(tǒng)硬件方案設計智能代步車控制系統(tǒng)硬件主要由 ARM主控電路、STM32 行駛控制模塊模塊電路組成，其中主控電路采用三星公司S3C6410和其他一些控制，行駛控制模塊由STM32控制；主控模塊與行駛控制模塊通過CAN總線通信，智能代步車控制系統(tǒng)硬件總體方案如圖 4.1 所示。4.1.2 主要選型及介紹1. 主控根據(jù) 3.3.1 節(jié)分析，智能代步車控制系統(tǒng)應當具備可以執(zhí)行

59、多個實時任務，高速的處理能力，基于以上要求本控制系統(tǒng)選擇擁有 RISC 架構(gòu)、移植性好、高性能Linux 操作系統(tǒng)14。的 32 位 ARM 處理器S3C6410 作為系統(tǒng)并移植S3C6410 功能強大，集成了許多硬件外設，減少系統(tǒng)總成本和提高整體性能，具有以下幾個特點：(1) 多種時鐘頻率。ARM 處理器可以將外部的低頻晶振時鐘倍頻到系統(tǒng)需要的高速時鐘頻率，也可以分頻到低速時鐘頻率供外設使用。(2) 豐富的I/O 資源和外擴總線資源。ARM 處理器集成眾多 GPIO 和多個總線協(xié)議，這使得系統(tǒng)設計更容易實現(xiàn)功能，不會因為端口缺乏而需要外擴其他協(xié)助模塊，能縮小體積和減少成本。(3) 集成控制器

60、。ARM 處理器有許多功能，如 LCD 控制器、USB控制器使得開發(fā)周期縮設備控制器、控制器、中斷控制器等，使用這些短。2. 行駛控制代步車行駛控制模塊要對信號進行分析處理，判步車當前運行狀態(tài)，向電機驅(qū)動模塊發(fā)送控制命令，控制代步車工作。行駛控制要對左右兩個電機實現(xiàn)閉環(huán)控制和比較復雜的差速運算，既要處理大量輸入輸出信號，而且要實現(xiàn)高精度和實時控制。因此，控制必須具備高速實時計算、高速實時輸入輸出、高速高精度 AD、多個中斷響應等特性15。針對代步車行駛控制模塊需求，模塊要求控制無刷直流電機，市場上有：功能(1)(2)(3)（MC33035 等）；要求外加硬件電路的MCU，如市場上PIC16F7