电子测量技术ELECTRONICMEASUREMENTTECHNOLOGY电动轮椅控制器的设计与实现火史小华王洪波王建军（燕山大学机械工程学院秦皇岛066004）摘要：从助老助残的需要出发•以降低成本和操控灵活为冃标，采用AT89S51单片机研制了一款电动轮椅控制器。首先介绍了控制器的组成功能模块，然后详细分析了其控制及驱动电路的原理•包括H桥驱动电路构成及分类，功率MOSFET导通过程，关键元器件的参数选择。与硬件相结合，对方向控制的实现进行了算法设计并编程实现。实验结果表明该控制器满足较大功率直流电机的驰动需要，且操作轻便，控制灵活,满足老弱及下肢患者的操作需要。关键词：电动轮椅控制器；H桥驱动电路；单片机；MOSFET；助老助残中图分类号：TM46；TP271文献标识码：A国家标准学科分类代码：510.80DesignandimplementationofelectricwheelchaircontrollerShiXiaohuaWangHongboWangJianjun(CollegeofMechanicalEngineering.YanshanUnivcrsity・Qinhuangdao066004^China)Abstract：Inordertoreducecostandimprovetheoperationflexibilityoftheoldandlowerlimbdisabilities♦wcdevelopanelectricwheelchaircontrollerbyusingsingle-chipcomputerAT89S51.Thepaperintroducesthecompositionandthefunctiondodulcs^analyzestheprincipleofthecontrolcircuitthatincludesIheclassificationoftheII-briclgcdriveringcircuit,theworkprocessofpowerN-M()SFE7<theparameterselectionofthekeycomponents・Combinedwiththehardware<thedirectionalcontrolalgorithmandtheprogramsaredesigned・Theexperimentalresultsshowthatthecontrolleriseasytooperation.flexibletocontrol.suitablefordrivinghigher-powerDCmotoranclmeetstheoperationalneedsoftheoldandlowerlimbdisabilities.Keywords:electricwheelchairconiroller；H-bridgedrivingcircuit；singlechipmicrocomputer；M()SFEI'；lowerlimbdisabilities嵌入式技术1引言我国已经进入老龄化社会，且老龄人口在加速增长此外，由于疾病和灾害等原因造成的下肢运动障碍的患者也在显著增加，上述人群因为下肢活动能力的限制，对其日常出行活动产生了影响。而助老、助残型电动轮椅为老年人和下肢残疾人的出行提供了方便。电动轮椅依操纵方式划分，有用摇杆单手控制的•也有用头部或吹吸系统等人机交互设备控制的，供高位截瘫或偏瘫等患者操作。其功能为前进、后退和转弯（包括原地360°旋转），可在室内、外使用。国家标准规定电动轮椅的行走速度不能超过15km/h，电动轮椅一般带有电磁刹车，一般制动距离不超过1mo控制器面板一般包括：电源、速度调节、蜂鸣器、操纵杆。电动轮椅控制器是电动轮椅的关键部件。目前，国内的电动轮椅市场还处于初期阶段，约60家以上厂家，产量约2万台⑷•国产电动轮椅的操控形式主要有2种，一种是用控制器设買速度，其方向控制需要驾驶者扭转电动轮椅前端的2个方向轮来实现•需要很大的操作力量•这对于上肢弱的人來说，很不方便；另一•种电动轮椅除了控制器是国外进口的，其他零件均为国产⑶，其控制器主要是英国P（；和新西兰DYNAMIC.其方向控制都是通过一个摇杆来实现，单手即可操纵，所需的力量很小•性能可靠、操作灵活，电动轮椅启动平缓，具有电磁制动功能，但是价格太高，市场售价1500〜2000元。而且上述已有的控制器均没冇提及在线修改程序的功能，故不方便用户个性化操作习惯的需要。2控制器系统结构及功能该控制器以AT89S51单片机为控制核心，其主要功能组成模块，如图1所示。收稿日期：2012-07*基金项目：河北省自然科学基金项目（F2011203133）、国家科技支撑计划（2012BAI33B02）资助项目・65・4）A/D转换模块采用8位逐次逼近型A/D转换芯片ADC0809皈。允许8路模拟量分时输入，二维摇杆的2路输出电压信号和电池剩余电量的分压信号输入该模块的的3路转换通道进行转换•然后发送给单片机进行处理。5）ISP在线编程AT89S51单片机具备在线更新/下载程序的ISP（in-systcmprogrammable）功能•这个功能的优势在于改写单片机存储器内的程序不需要把芯片从工作环境中取出，是一个方便、实用的功能。其控制电...