电动自行车汽车类似，又可以避免不同颜色的灯在临近位置造成混淆。图为手柄结构图。图手柄结构图РисунокЧертежструктурыручки推手及其传感器设计很多电动轮椅都安装了推手，同普通轮椅样，需要在外力作用下推动轮椅运动。但是，电动轮椅应该利用自身的动力源，来解脱人力。在推手内加装传感器后，在使用推手时，将使用者的作用力采集到单片机中，控制轮椅的运动，可节省使用者的力。推手利用弹簧弹力限制使用者施力，利用霍尔元件采集推手移动距离。推手的固定端是焊接在轮椅支架上的长为的同支架材料相同的空心圆管，在空心圆管的外面是长为的硬质橡胶套筒，用个螺钉与空心圆管固定，里面用连杆阻挡位于两侧的弹簧，并连接最外层的活动套筒。其结构如图。图推手结构图РисунокНажимаетчертежструктурыруки位于两侧的弹簧用来限制使用者对推手的作用力，避免误操作对轮椅行驶的影响。根据人体工程学的要求，作用在推手上的力应在之间，外套筒的单向行程应在.之间，推手的长度为，平均直径为。根据要求，需详细设计两个弹簧。由得式中对弹簧施加的压力弹簧弹性系数弹簧压缩长度已知小弹簧的参数为大弹簧的参数为查附表，选取可与两弹簧外径配套的弹簧材料直径和中径以及相关参数，得小弹簧大弹簧.其中弹簧弹性系数有效圈数材料的切变模量，此弹簧材料为钢丝，.每侧推手传感器输出的信号经单片机采集运算，控制对应的单侧电机。左右侧传感器分别连接单片机的口。无线遥控装置设计在轮椅的使用过程中，难免会遇到需要遥控的时候，这就需要在轮椅的控制器中增加无线遥控装置。现在有很多无线遥控的产品，典型的产品有，遥控汽车，遥控飞机。这里选用由大功率遥控汽车的控制电路改进而成的遥控发射及接收电路作为人性化轮椅的遥控电路。此遥控电路控制轮椅的前后左右，其输出信号为连续的模拟信号，将其分别输入到单片机的口，并需连接.的电阻以保护单片机。预留的其它设备控制接口人性化轮椅在设计上虽然对现有电动轮椅进行了改进，但是，随着社会的发展和技术的进步，会出现更先进的控制输入设备或控制系统。为了适应硬件的升级，我在单片机中预留了两个口，分别是和。这两个口输入的电压范围是.，调速范围是。接口电路由以上各部分传入单片机口的接口如图所示。图接口电路图РисунокПринципиальнаясхемасоединения输出电路设计在电机的控制系统中，被用来控制开关器件的开关时间，为电机绕组提供所需的能量，控制电机的转速和转矩。提供给电机的电压或者电流就是这种调制信号。要产生个信号，需要有个合适的定时器来重复产生个与周期相同的计数周期，个比较寄存器保持着调制值。比较寄存器的值不断与定时器计数器的值比较，当两个值匹配时，在相应的输出上就会产生个转换由高到低或由低到高。当两个值之间的第二个匹配产生，或当个定时器周期结束时，相应的就会在输出上产生个转换。通过这种方法，所产生的输出脉冲的开关时间就会与比较寄存器的值成比例。在每个定时周期中，这个过程都会出现，但每次比较寄存器中的调制值是不同的，这样相应的输出就会产生个信号。本系统使用的控制芯片有个位的定时器计数器可运行于模式，并利用的第二功能输出比较匹配输出口输出相位频率可调的波。定时器计数器可以从晶振时钟预定比例晶振时钟或外部引脚中选择时钟源，这可由控制寄存器的低位进行设置，如表所示。表的时钟源选择ормаВыбористочникачасов说明无时钟源被停止系统时钟来自预分频器来自预分频器来自预分频器来自预分频器外部脚，下降沿驱动外部脚，上升沿驱动在的控制寄存器中可以设置为位位或位。当处于模式时，可以通过和位来设置，如表所示。表方式选择ормаВыбордороги在上的作用不连接不连接清比较匹配值，向上计数，置比较匹配值，向下计数。清比较匹配值，向下计数，置比较匹配值，向上计数。翻转在相位频率可调模式下，计数器为双程计数器.从直加到可以为固定的位，在下个计数脉冲到达时，改变计数方向，从开始减计数到。计数器计数上限值大小决定了输出频率的低高，而比较寄存器的数值则决定了输出脉冲的起始相位和脉宽。通过设置比较寄存器的值，可以获得不同占空比的脉冲波形。以左侧电机控制为例。从口输出的波经阻容滤波后输入其中个与门，该与门的输出为其它三个与门的路输入，另外三个输入分别由控制，这三个口的输出电平决定了时刻三路波中的路传送给驱动电路中相对应的那路上桥臂驱动信号输入端，使逆变器的上桥臂受控于波，而下桥臂的通断由单片机的另外三个口控制。于是就实现了上章所设计的单极性波调制模式。这六个口的电平变化是由单片初通过软件检查上时刻的相位表，进而决定下时刻是哪两个口输出有效电平，使电机运行的相位和速度得到高效的控制，电路如图.所示。右侧对应的口为,。图波的输出控制РисунокКонтрользавыпускомпродукцииволны电池电压检测单元蓄电池电压的检测是实现对其容量监控的关键，也是对电池进行欠压保护的有效途径。本系统通过采样电池的端电压，并对信号进行简单滤波后输入另块单片机的口，用软件进行比对，当小于个设定值时，立即采取措施，关闭电源，从而实现对电池电压的检测及对蓄电池的必要保护。检测电路见图。图电池电压检测РисунокРассмотрениенапряжениятокабатареи速度检测单元电机的转速是双闭环系统的个重要反馈量，如果安装测速器来解决这个问题无疑会增加系统的硬件投资和整个系统的体积。所以在本系统中将利用转子位置传感器所产生的脉冲信号来反映电机的转速。经过上拉滤波后的脉冲信号如图所示。它们是脉宽为，相位上互差的方波信号。对其中的任位置传感器而言，电动机每转能产生个方波脉冲，为电动机的极对数，显然这种方波脉冲的频率是正比于电机转速的。脉冲信号再经过单稳触发电路的处理提高其脉冲频率后送到单片机的中断口，通过软件运用算法测速，从而实现转速反馈。图三相位置信号РисунокТрехазныйсигналположения各辅助设备控制设计各辅助设备，如头枕座椅腿托脚托扶手等，均为电机完成启动停止和正相反相的运动，他们的控制电路如图。图辅助设备控制电路РисунокПоддерживаяцепьуправлениемсредства系统硬件可靠性设计可靠性指标是系统非常重要的个指标，它关系到系统的安全与具体实现问题。影响系统可靠性的因素既有外部的也有内部的，外部的因素如电源干扰，空间电磁干扰，机械震动等，内部原因有元器件失效，内部电磁千扰，电气接触不良，软件故障等。本章详细讨论系统的硬件可靠性设计，在下章在结合软件设计讨论软件的可靠性设计。影响本系统可靠性的硬件因素主要有电源及地线干扰电磁干扰电气接触不良等。针对这些问题，本系统采取了相应的些措施由设计经验表明，微机系统的干扰相当大的可能性是电源祸合造成的，在印刷电路板的电源线与地之间并接去祸电容是常见的作法。另外，集成芯片工作在高速数字逻辑条件下，频繁的切换状态也会对电源造成干扰，对芯片进行去藕设计是电源去祸的重要部分，为此在每个数字芯片的电源与地之间，都设计了个去藕电容。本系统根据芯片或器件的工作电压不尽相同的情况设计了多套电压等级不同的电源，则采取措施对它们隔离是非常必要的。例如，用变压器对高压大电流的强电与实现控制的弱电部分进行了很好的隔离。不仅不同的电源之间需要隔离，模拟部分与数字部分也需要隔离，容易接受干扰的信号与能够产生千扰的信号线需要隔离，另外，高频与低频也要隔离，这在电路板的布局阶段就应该考虑到。本系统中，分别将电流采样电路位置检测电路输出电路微处理器系统布局在不同区域，分别布线，这样在不同电气功能的电路之间实现了有效的隔离。个设计良好的系统应符合国际电磁兼容标准，即系统应有定的抗电磁干扰能力，同时，它的运行又不能对周围其它系统或器件造成损坏。电力电子器件本身就是个强电磁干扰源，对系统中的其它部件造成干扰，因此，抗电磁干扰设计是个必须认真考虑的问题。在本系统中，为了增强系统的可靠性，在比较重要的信号支路上，均设计了硬件滤波器，使系统对来自空间的电磁辐射影响降到了最低。在将来的设计中，将增加屏蔽装置，使系统的电磁兼容能力得到进步提高。另外，电气接触不良也会给系统的可靠性带来问题，例如，本系统在第次制板时，因为单片机的插座与芯片本身接触不好，使系统时好时坏，给调试增加了不少困难。后来改进后系统的可靠性就有了很大改善。此外，器件的选择也是可靠性要解决的问题，要充分考虑到系统运行的稳定性，不能只考虑降低成本。总之，导致系统不正常运行的硬件因素有很多，可靠性的设计也不是次就能全部解决的，需要设计者的经验和不断探索，特别是微机控制系统，原因很多，有时需要硬件与软件协调设计才能解决问题。.系统软件设计系统软件设计概述本设计中软件程序需要实现的功能主要包括以下几个模块采样模块数值运算模块输出模块。这种模块化设计使软件更加灵活，便于调用移植，而且在错误发生的时候可以很快的检查出错误所在，大大提高了系统的运行可靠性。本系统采用的单片机支持语言开发，它是种高级语言，具有可移植性好可读性强维护方便的特点，与低级语言汇编语言相比，它有不可比拟的优势可以大幅度加快开发进度，特别是开发些复杂的系统，程序量越大，用语言就越有优势。可以实现软件的结构化编程，使得软件的逻辑结构变得清晰有条理，保证整个系统的可靠性。省去了人工分配单片机资源的工作。在汇编语言中要为每个子程序分配单片机的资源，复杂而容易出错。在使用语言后，只要在代码中申明下变量的类型，编译器就会自动分配相关资源，根本不需人工干预，从而有效的避免了人工分配单片机资源的差错。.当写好了个算法后，需要移植到不同的上时，在汇编中只有重新编写代码，因而用汇编可移植性很差。而用语言开发时，只要将些与硬件相关的代码作适度的修改，就可以方便地移植到其他种类的单片机上，甚至可以将代码从单片机移植到或中。.语言提供复杂的数据类型，极大的增强了程序处理能力和灵活性。编译器能够自动实现中断服务程序的现场保护和恢复，并且有丰富的函数库供用户使用。程序的设计主程序要完成系统初始化如设置“看门狗”等单元，中断设置，变量初始化和电机的软起动过程。为了在初始化的过程中，防止中断的意外到来，应在主程序的开始处先关闭中断，完成初始化后，再打开中断。完成软起动后，主程序进入个查询操作的循环过程，程序不断地查询判断换相更新标志是否为真，若为真则调用换相服务子程序以给电机相应定子绕组馈电若为假则等待换相更新标志在转换结束中断子程序中置为真。主程序的流程图如图所示。图主程序框图РисунокМастерскаяпозаведенномупорядкудиаграмма人性化轮椅控制系统需要采样的数据有控制手柄推手传感器遥控装置预留的控制输入装置对单片机输入的控制数据。为各输入数据安排的单片机接口为控制手柄，推手传感器，遥控装置，预留的控制输入装置，。各控制设备之间有着定的逻辑关系，所以在推手端加装了控制开关，对应单片机的口。系统采集模块的程序框图如图所示。图转换程序框图РисунокСхемытехнологическогопроцессапреобразованияОБЪЯВЛЕНИЯ由于不