單片機在汽車駕駛模擬器中的應用

圖3中VQl、VQ3為P溝道MOSFET，VQ2、VQ3為N溝道MOSFET；電阻R1～R4用來保護器件不受損壞；二極管(VD1～VD4)是在MOSFET關斷時起保護作用，防止電動機的感應電流損壞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橋工作模式與電機運行狀態(tài)的關系如表1所示。

3 計算機與單片機的通訊
計算機與單片機使用串口通訊，考慮到串口的輸出電壓高達十幾伏，而單片機正常工作電壓僅3．3 V，僅兼容5 V電壓，串口輸出為RS-232電平，而單片機為TTL電平，因此，應在串口輸出與單片機之間加一電平轉(zhuǎn)換電路。這里采用MAX3232實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，其電路圖如圖4所示。

在設計該電平轉(zhuǎn)換電路時應注意以下幾點：1)電路中的電容為0．1μF，實際應用中如果MAX3232的引腳2和引腳6電壓達不到要求，則可換為1μF的電容，但使用中要注意正負極性。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)次試驗后發(fā)現(xiàn)電容發(fā)熱嚴重，故建議采用負極接地，且正極接地時若電壓過高有可能發(fā)生爆炸。

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