汽车驾驶模拟器单片机系统的设计与研究

1、汽车驾驶模拟器单片机系统的设计与研究汽车驾驶模拟器是一种能正确模拟汽车的驾驶操纵动作，获得实车驾驶感觉的系统。目前的汽车驾驶模拟器集合了、计算机三维实时动画、计算机接口、人工智能、数据通信、网络、多媒体等多种先进技术，主要用于驾驶员的培训，也可以对微观交通举行仿真，对汽车的控制特性举行讨论。汽车驾驶模拟器具有平安性高、再现性好的特点。利用驾驶模拟器来举行讨论和训练，可便利地模拟各种道路环境、天气情况，分析汽车的技术性能指标，从而可以节约大量的自然资源，具有很高的经济价值。在汽车驾驶模拟器中，传感控制系统的性能挺直影响到囫囵汽车驾驶模拟系统的交互性和实时性，是衡量汽车驾驶模拟器有用性能的重要指标

2、。传感控制系统主要由各种传感器、数据采集和处理系统、以及接口等组成。其中，数据采集和处理系统是囫囵传感控制系统的核心。目前，无数汽车驾驶模拟器采纳数据采集卡实现操纵数据的采集，这种基于数据采集卡的数据采集和处理系统成本相对较高，采集模拟量时不是很稳定，必需在仿真程序中采纳特地的算法对模拟量举行处理，同时接口的数量也很有限，这为后续的开发带来了一些困难。而基于的数据采集系统虽然开发周期较长，但成本相对较低，接口的可扩展性好，同时，模拟量和开关量的预处理工作也可以由单片机来完成，彻低可以满足模拟器系统的交互性和实时性要求。下面介绍汽车驾驶模拟器单片机系统的设计思路。1 系统的工作原理在模拟汽车运动

3、时，传感器采集驾驶员的操纵数据，通过接口电路对这些信号举行放大和滤波，并对其中的模拟信号举行a/d转换，最后单片机系统将控制信号通过rs-232接口传送给主控计算机。在仿真程序中，计算机按照控制信号、汽车的运动状态、驾驶操作规章等来控制视景系统、音响系统、仪表系统、评价系统。利用单片机系统驱动程序中相应的功能函数，可以将单片机系统采集的信号转换为控制汽车运动状态和位置的参数。当驾驶员举行模拟驾驶时，单片机系统采集的数据会按照驾驶员的驾驶操作实时地发生变幻，从而实现对驾驶模拟器视景系统中汽车运动状态和位置的控制，控制系统的精度由仿真程序内部的算法保证。图1 系统的工作流程汽车驾驶过程的基本操纵部

4、件是方向盘、油门、离合器、刹车和档位，另外还有点火开关、转向指示灯等辅助性操纵部件。与实车驾驶相同，这些操纵部件的协同工作可以对虚拟视景中的汽车模型举行控制，驾驶训练者与视景的变幻是实时的、交互的。驾驶训练者对操纵部件的操作通过传感器被系统感知后，系统经过处理和运算得到汽车模型的控制参数，最后按照这些参数控制视景系统的渲染输出，驾驶训练者就在虚拟视景中实时地观看到所驾驶车辆的运行状况。系统的工作流程1所示。2 单片机系统的设计2.1 传感器的挑选汽车驾驶模拟器主要的控制信号如表1所示。汽车驾驶模拟器主要有方向盘、离合器、制动器、油门、6个挡位、手刹等信号需要采集，用法的传感器包括开关传感器、位

5、移传感器、角位移传感器三类。方向盘采纳角位移传感器；离合器、刹车、油门采纳位移传感器；点火、手刹、换档等采纳开关传感器。经过综合考察与比较后，选用twz型直流位移传感器、qxj-bz-v型角位移传感器、itr8102型对射式光电开关分离作为线位移量、角位移量以及开关量传感器。其中，twz型直流位移传感器的辨别率为10m，qxj-bz-v型角位移传感器的辨别率为0.01o，itr8102型对射式光电开关的响应时光为20s。实践证实，所选的传感器彻低满足了汽车驾驶模拟器的控制要求，取得了较好的效果。2.2 硬件电路的设计汽车驾驶模拟器传感控制系统需要完成开关量和模拟量的采集与处理，指示灯与仪表的显

6、示控制，以及与主控计算机之间举行数据传输等功能。按照以上要求，主控芯片选用公司生产的at89c52, at89c52是一种低，高性能的 8位单片机，与标准mcs-51产品的引脚和命令系统彻低兼容。at89c52片内含8k的闪耀可编程可擦除只读存储器（fperom），256 b的内部随机数据存储器(ram),已经可以满足本系统程序设计的需要，因此不需要举行外部程序存储器和数据存储器的扩展。因为本系统中需要处理的开关量和模拟量较多，因此选用8255对输入输出接口举行了扩展。将at89c52的p1口作为a/d、d/a转换接口，用于模拟量的输入和输出，a/d、d/a转换芯片分离选用0809和0832,

7、片选信号由高位地址线p2口提供。8255的扩展接口用作开关量的输入和输出，8255的端口挑选和片选信号由经74ls373锁存后的低位地址线提供。另外，at89c52还提供了一个具有多级 通讯功能的全双工串行接口，可以用作与主控计算机之间举行通讯。因为rs-232串行通信端口是pc机的标准接口，而且rs-232用作双向数据通信时接线非常简洁，因此选用rs-232作为通讯接口。但是，rs-232的输出信号不但有正电压，还有负电压，所以选用公司的rs-232接口芯片max232实现信号转换。图2为汽车驾驶模拟器单片机系统硬件电路简图。图2 系统硬件电路简图2.3 软件系统的设计汽车驾驶模拟器单片机软

8、件系统需要完成模拟量和开关量的采集和处理、串行数据的发送与接收、控制信号的输出与显示、故障的监控与庇护等功能。软件采纳模块化设计思想，通过汇编语言编制而成，主要由主程序、定时器中断服务程序、串行口中断服务程序、数据采集和处理程序、信号的输出与显示程序等几部分构成。图3 软件系统程序流程图主程序主要完成系统的初始化工作；定时器中断服务程序主要完胜利能，在单片机发生异样状况时，能使程序准时复位，保证单片机系统能够正常工作；串行口中断服务程序主要实现单片机与主控计算机之间的通讯；数据采集和处理程序主要完成模拟量和开关量的采集，猎取驾驶员的操控数据；信号的输出与显示程序将主控计算机的控制信息传送给单片机，用于控制指示灯和仪表的显示输出。图3为汽车驾驶模拟器单片机软件系统的程序流