基于AVR单片机的电动代步车控制器

摘要：提出一种高性能低成本的车设计方案。该以Atmel公司的为控制核心，H桥电路作为直流电机驱动器，使用者通过摇杆操控车的速度和转向。的软件部分由系统自检、摇杆位置检测和电机运动3大部分组成，并灵活使用系统时标，事件触发机制和有限状态机等编程新方法，以确保系统的安全性和稳定性。实践表明，该车控制器能够实现多种故障诊断功能，电机启动和停止时运行平稳，摇杆操作灵活，系统整体性能良好，能够满足实际使用要求。
关键词：代步车；微处理器；直流电机；摇杆

本世纪将是一个人口老龄化程度越来越高的世纪，老年人和残疾人的护理将是社会的一个沉重负担。据老龄委统计结果显示，2004年底，中国60岁及以上老年人口为1．43亿，2014年将达到2亿，2026年将达到3亿，老龄人口的规模将越来越大。同时在我国人口中有8 296万残疾人，占全国总人口的比例为6．34％，其中肢体残疾人数2 412万，占29．07％。老年人和残疾人这个庞大的弱势群体需要一种适合他们心理和生理的代步车来满足日常生活及参与社会活动的需要。
随着科学技术的迅速发展和人民的生活水平的不断提高，手动轮椅逐渐被性能优越、操作简单、行驶安全的电动代步车所替代。电动代步车的出现除了能满足老年人或残疾人室内外活动的要求之外，还在医疗康复中发挥着越来越大的作用。例如，腿部骨折的患者可以在康复过程中使用电动代步车，那么即使腿脚不便也可以在一定的范围内自由活动。电动代步车作为医疗康复工具时也将增加若干功能，例如使用者可以通过调整座椅和靠背的角度，在电动代步车的帮助下实现平躺或站立等不同姿势。
电动代步车使用蓄电池作为能源，以直流电动机作为执行机构，安全可靠。老年人、残疾人或者康复者只需要控制摇杆就可以控制电动代步车的运动速度和方向，学习简单，操作方便，无需他人看护，这些特点可以很好的扩大使用者的运动空间，丰富他们的生活。
由于电动代步车的使用对象为老年人或残疾人，所以安全性尤为重要。控制器必须具有一定的故障诊断功能，能够自动排除故障或将故障所带来的后果减小到最低程度。为了造福万家，开发一款性能稳定、功能完善、价格低廉的电动代步车通用控制器尤为重要。

1 系统构成
电动代步车大致可以分为4类：室内型，庭院型，功能型和道路型。室内型电动代步车操作轻巧灵活，适于室内使用；庭院型电动代步车主要用作户外短距离代步使用；功能型电动代步工具主要满足医疗康复使用，功能较多；道路型电动代步车动力较强，适于在城市道路上较长距离行驶。本文主要介绍庭院型电动代步车。
电动代步车的机械结构延续了传统轮椅车的机械结构，体现出人性化，具有舒适性和便携性，同时为了配合电动代步车的特性，在传统的机械结构上加装了一些减震部件，使得运行更舒适平稳。
如图1所示，电动代步车主要由座椅、车架、驱动后轮、导向前轮、蓄电池、电子控制器构成。座椅固定在车架上，驱动后轮一般设置在座椅后部，转向前轮一般设置在椅座前部，蓄电池设置在椅座下方两个驱动后轮之间，电子控制器设置在椅座的扶手上。

图2为电动代步车控制器结构示意图，主要包括微控制器、电机驱动电路、摇杆检测电路以及人机对话接口等。为了有效保护和监控电机的运转，提高电动代步车的安全性能，还加入了电源电压检测接口、电机电流检测、充电器检测接口等功能。