第五章 电动轮椅运动控制系统的软件设计
基于单片机的电动轮椅用手柄控制器设计
基于单片机的电动轮椅用手柄控制器设计电动轮椅已经成为现代社会中为行动不便的人们提供便利的重要设备。
为了更好地控制电动轮椅的运动，设计一个基于单片机的手柄控制器是非常有必要的。
在本篇文章中，我将详细介绍这样一个手柄控制器的设计。
首先，手柄控制器应该具备简洁明了的外观设计，方便用户使用。
手柄上应该设置有各种功能按键和控制杆，以便用户可以通过按键和控制杆来控制电动轮椅的运动。
为了实现这一点，我们可以选择一个带有多个I/O口的单片机作为控制器的主控芯片。
接下来，我们需要对手柄控制器的电路进行设计。
在设计电路时，我们需要考虑到控制杆的输入、按键的输入、显示屏的输出以及与电动轮椅电机和传感器的通信等方面。
为了实现这些功能，我们可以选择一些常用的元器件，如按钮开关、变阻器、LED显示屏等，并将它们与单片机相连。
其次，我们需要编写适当的程序来控制手柄控制器的功能。
程序的编写需要根据具体的需求来进行，包括接收来自控制杆和按键的输入，并根据输入的情况进行相应的处理。
为了使程序更加稳定和可靠，我们可以使用一些常用的算法和技术，如PID控制算法和中断处理等。
最后，我们需要对整个手柄控制器进行调试和优化。
在调试过程中，我们需要验证手柄控制器的各项功能是否正常运作，并根据实际的需求进行相应的优化。
例如，我们可以增加一些额外的功能，如紧急停车按钮和电池电量显示等，以提高电动轮椅的安全性和便利性。
总之，基于单片机的手柄控制器设计对于电动轮椅的运动控制非常重要。
通过合理的外观设计、稳定的电路设计、可靠的程序编写以及有效的调试和优化，我们可以设计出一款功能完善、易于操作的手柄控制器，为行动不便的人们提供更好的生活品质。
智能轮椅运动控制系统开发
智能轮椅运动控制系统开发
随着人口老龄化趋势的加剧，智能轮椅作为重要的辅助设备，逐渐成为解决老年人和残障人士出行难题的重要工具。
智能轮椅运动控制系统的开发，将为用户提供更舒适、安全、便捷的出行体验。
智能轮椅运动控制系统的核心是通过智能化技术实现对轮椅的自动导航和运动控制。
该系统采用传感器、摄像头、定位系统等多种技术手段，实时感知周围环境和用户的需求，从而智能地规划轮椅的运动路径和速度。
在轮椅的自动导航方面，智能轮椅运动控制系统能够通过激光雷达、红外线传感器等装置，实时监测周围障碍物的位置和距离，并基于这些信息进行路径规划。
当轮椅接近障碍物时，系统能够自动减速或停止，以确保用户的安全。
此外，智能轮椅运动控制系统还具备用户体征检测和智能识别功能。
通过心率、体温、呼吸等生理参数的监测，系统能够准确判断用户的健康状况，并根据用户的需求和能力调整轮椅的运动方式。
同时，系统还能通过人脸识别、语音识别等技术，实现与用户的智能交互，提供个性化的服务。
为了确保智能轮椅运动控制系统的稳定性和可靠性，开发团队还需要对系统进行全面的测试和优化。
在测试阶段，团队将通过模拟不同场景和情况，对系统的各项功能进行评估和验证。
同
时，团队还将持续收集用户反馈和意见，不断改进系统的性能和用户体验。
总之，智能轮椅运动控制系统的开发将为老年人和残障人士带来巨大的福利。
它不仅能够提供更加智能化的导航和运动控制功能，还能通过用户体征检测和智能识别，为用户提供个性化的服务。
未来，随着技术的进一步发展和创新，智能轮椅运动控制系统将不断完善，为用户提供更加便捷、安全、舒适的出行体验。
基于人机交互的单手驱动轮椅车控制系统设计
基于人机交互的单手驱动轮椅车控制系统设计摘要：随着人口老龄化问题的日益加剧，轮椅车的需求也越来越迫切。
然而，部分身体残疾人士面临着使用普通双手操纵轮椅车的困难。
因此，本文基于人机交互设计，提出了一种基于单手操作的轮椅车控制系统，旨在解决这一问题。
通过设计合适的控制界面和传感器系统，使得身体残疾人士能够轻松地操作轮椅车，提高他们的生活质量和独立性。
1. 引言近年来，随着科技的不断进步，电动轮椅车成为许多身体残疾人士的重要辅助工具。
然而，仍然有一部分残疾人士面临双手操纵轮椅车的困难，这限制了他们的独立性和生活质量。
因此，设计一种基于人机交互的单手驱动轮椅车控制系统具有重要意义。
2. 设计原理2.1 控制界面设计由于需要满足只使用一只手进行操作的要求，我们采用了平板电脑作为控制界面。
通过自定义的轮椅车控制应用程序，用户可以通过简单的触摸手势进行控制。
主要功能包括前进、后退、转向、刹车等。
通过对触摸屏界面的设计，使得用户可以快速而准确地进行操作。
2.2 传感器系统设计为了实现单手驱动的目标，我们在轮椅车上安装了多种传感器系统。
首先，为了控制轮椅车的前进和后退，我们在轮椅车后部安装了一个压力传感器，用户只需通过轻轻按压该传感器即可控制车辆的行进方向。
其次，为了实现转向功能，我们在轮椅车前部安装了一个陀螺仪传感器，用于感知用户手的旋转方向。
最后，为了实现刹车功能，我们在车辆底座上安装了一个力度传感器，用户可以通过控制手的力度来调整车辆的速度。
3. 系统架构与工作原理3.1 系统架构该单手驱动轮椅车控制系统由硬件和软件两部分组成。
硬件部分包括平板电脑、传感器系统以及与轮椅车底座连接的控制模块。
软件部分包括轮椅车控制应用程序和与控制模块通信的驱动程序。
3.2 工作原理用户通过触摸平板电脑上的控制界面，触发相应的指令。
控制界面将这些指令传输给底座控制模块，底座控制模块通过解读指令来控制轮椅车的行进方向、转向和速度。
全方位运动电动轮椅的系统设计与研制的开题报告
全方位运动电动轮椅的系统设计与研制的开题报告1. 研究背景随着人口老龄化的加剧，越来越多的人需要依靠轮椅进行日常活动。
同时，随着科技的发展，电动轮椅已经成为很多人的首选，因为它能够提供更多的舒适性和便利性。
然而，传统的电动轮椅存在着很多局限性，如不能很好地适应不同的地形和环境，不能够满足人们良好的运动需求等。
因此，开发一款全方位运动电动轮椅，将成为未来轮椅行业的一个重要方向。
2. 研究目的本项目旨在设计和研制一款全方位运动电动轮椅系统，能够实现自主导航、多种运动模式切换、行走方向控制、触摸式界面操作等功能，以满足不同人群的需求，提供更加便利的出行方式。
3. 研究内容和方案本项目主要涉及到以下方面的内容：3.1 系统设计本项目将采用全方位轮式底盘结构，结合先进的导航技术和传感器控制系统，实现自主导航和行走方向控制；同时，集成多种运动模式，如直线行驶、曲线行驶、旋转、爬坡等，以满足不同行驶需求。
此外，还将配备触摸式界面，方便用户进行操作和交互。
3.2 控制系统设计本项目将设计一种基于ARM处理器的嵌入式控制系统，包括传感器采集和控制指令处理。
传感器部分包括超声波模块、惯性导航模块、视觉传感模块等，以实现自主导航和行走方向控制；控制指令部分则包括运动模式切换、速度控制、转向等，以实现多种运动模式和用户需求的个性化定制。
3.3 轮椅结构设计本项目将设计一个轻量化、紧凑型的轮椅结构，采用铝合金框架和优质材料，同时考虑到轮椅的稳定性和安全性，进行多次模拟实验和优化设计。
4. 预期效果和意义本项目将能够实现以下预期效果：4.1 实现全方位运动功能，具有更好的适应性和灵活性。
4.2 实现自主导航和行走方向控制功能，提高行驶的安全性和自主性。
4.3 实现多种运动模式切换，满足不同人群的需求，提供更加舒适的出行体验。
4.4 配备触摸式界面，方便用户进行操作和交互。
5. 研究计划与进度安排本项目计划于2022年1月启动，并分为以下阶段进行：1）需求分析与系统设计阶段：2022年1月至2月；2）控制系统设计与开发阶段：2022年3月至4月；3）轮椅结构设计与优化阶段：2022年5月至6月；4）系统集成与测试阶段：2022年7月至8月；5）技术报告撰写与完善阶段：2022年9月至10月。
多功能智能轮椅设计—功能模块的开发设计
多功能智能轮椅设计—功能模块的开发设计摘要全球正在步入一个老龄化的阶段，无论是发达或者是发展中国家，几乎每个国家都在面临着老龄化的问题。
对于很多年迈的老人或者残疾人来说，普通的轮椅无法自己操控，通常还是需要在他人的协助下才可以有效移动。
因此针对轮椅操作方便和运行安全可靠的要求，电动轮椅是比较理想的选择。
然而目前一般的电动轮椅并不具有导航定位和主动避障等功能，电动轮椅的相关功能仍有待持续研究及智能升级。
本次选题面向多功能的智能轮椅，对其中的功能模块进行了开发设计，实现了处理器环境的搭建配置、导航系统与语音识别系统的开发设计。
其中，使用树莓派搭建了ROS 机器人环境，通过激光雷达进行数据收集，采用使用自动与手动控制结合的控制模式，人机交互的操作，实现了智能轮椅自动定位导航和实时避障的功能。
此外，智能轮椅可按照使用者的控制/语音指令进行目标点的路线规划，并在自驱动时不断检测周围环境的数据信息，避开障碍物，实时修正移动路线，确保智能轮椅能够安全准确到达目标地点。
关键词：智能轮椅；树莓派；激光雷达；自动导航；语音识别Multi-functional intelligent wheelchair design -the development anddesign of functional modulesAbstractThe world is entering a stage of aging, whether developed or developing countries, almost every country is facing the problem of aging. For many elderly people and people with disabilities, a normal wheelchair cannot operate on its own and often requires the help of others to move effectively. Thus, the requirements for ease of use and reliability of wheelchairs are a relatively ideal solution. However, at present, the general electric wheelchair does not have the functions of navigation, positioning and active obstacle avoidance.This topic focuses on the multifunctional intelligent wheelchair, setting and designing function modules, as well as the structure and configuration of the processor, and the construction and configuration of the processor environment. The development and design of the navigation system and the speech recognition system are realized. Among them, raspberry PI is used to build ROS robot environment, data collection is carried out through lidar, control mode combining automatic and manual control is adopted, and man-machine interactive operation is adopted to realize the functions of automatic positioning and navigation of intelligent wheelchair and real-time obstacle avoidance. In addition, the intelligent wheelchair can plan the route of the target point according to the user's control/voice command, continuously detect the data information of the surrounding environment, avoid obstacles, andmodify the movement route in real time during the self-drive to ensure that the intelligent wheelchair can reach the target site safely and accurately.Keywords: intelligent wheelchair; Raspberry pie; Lidar; self-navigation; Speech recognition目录1 绪论 (3)1.1 智能轮椅研究意义 (3)1.2 发展历程和研究现状 (4)1.3 本文的研究思路 (5)2 导航系统的整体方案 (5)2.1 导航系统的工作原理 (6)2.2 导航系统硬件设备 (6)2.3 软件平台选择 (8)2.4 SLAM技术 (10)3 室内地图的构建 (13)3.1 树莓派环境搭建 (14)3.2 ROS环境配置及功能包的安装 (15)3.3 建立地图 (16)4 路径规划与控制 (23)4.1 全局路径规划 (25)4.2 本地实时规划 (27)4.3 机器人配置 (28)4.4 代价地图Costmap (30)5 语音识别系统设计 (35)5.1 工作原理 (35)5.2 语音识别配置 (35)5.3 语音控制 (36)6 仿真与展示 (37)6.1 机器人仿真模型 (37)6.2 Gmapping_slam (38)6.3 语音识别与控制 (40)7 结论与展望 (41)参考文献 (42)致谢............................................................................................................................................. 错误!未定义书签。
动力辅助手动轮椅车的智能化控制系统开发与应用
动力辅助手动轮椅车的智能化控制系统开发与应用随着科技的不断进步，智能化控制系统在各个领域的应用已成为一种趋势。
在医疗保健领域，特别是为行动不便的人群提供便利的移动解决方案方面，动力辅助手动轮椅车的智能化控制系统具有巨大的潜力。
本文将探讨动力辅助手动轮椅车智能化控制系统的开发与应用。
一、动力辅助手动轮椅车的智能化控制系统概述动力辅助手动轮椅车的智能化控制系统主要由硬件和软件两部分构成。
硬件部分包括轮椅车的电机、传感器、功率控制器等设备，用于实现智能化的传感、运动和控制功能。
软件部分则负责数据处理、算法运算和控制指令的生成，实现对轮椅车运动的智能化控制。
二、动力辅助手动轮椅车智能化控制系统的开发1. 硬件设计在硬件设计方面，需要考虑轮椅车的载荷能力、电池容量、电机功率等因素，以确保系统的可靠性和稳定性。
同时，需要选用合适的传感器，如倾斜传感器、压力传感器等，以获取轮椅车的运动状态和使用者的需求。
此外，还需要设计适合安装的机械结构，以便轮椅车的电机能够与轮椅车连接并提供辅助动力。
2. 软件开发在软件开发方面，首先需要采集传感器数据，并进行数据处理和滤波，以获得准确的运动状态。
接下来，需要设计运动控制算法，以根据使用者的动作指令和环境条件来控制轮椅车的运动。
常用的控制算法包括PID控制算法、模糊控制算法等。
最后，将控制指令通过无线通信或有线传输发送给轮椅车的电机，实现智能化的动力辅助功能。
三、动力辅助手动轮椅车智能化控制系统的应用1. 自主导航动力辅助手动轮椅车的智能化控制系统可以通过激光雷达、摄像头等感知设备获取周围环境的信息，并配合SLAM算法实现自主导航功能。
使用者只需在目的地附近操作对应的按钮或手柄，轮椅车将根据实时的环境感知和路径规划进行自主导航，避开障碍物，并安全到达目的地。
2. 智能遥控动力辅助手动轮椅车的智能化控制系统还可以通过智能手机等终端设备实现智能遥控功能。
使用者可以通过手机上的App或者虚拟现实设备操控轮椅车的运动，同时还能通过实时视频传输了解轮椅车周围的环境情况，有效提高使用者的操作便利性和安全性。
基于STM32_的室内共享智能轮椅控制系统设计
陪护,填补了市场中的空缺。 本设计以 STM32 作为
技术,实现了医院地图显示与查询位置信息、用户定
终端,用微信小程序进行操控,再综合运用避障模块、
以微信小程序为进入入口,再结合 GPS、共享蓝牙等
位与地点 导 航、 最 快 路 线 规 划 等 功 能。 具 体 如 图 5
所示。
主控器,用无线通信模块 EC20 连接用户终端与轮椅
器分别测出实时速度,使速度控制更加精确 [5] 。
地图,显示实时位置 [5] 。
4 结语
层位置,并设定想要去往的目的地,确认好后,小程序
计。 在医院范围内实现路径自动规划行驶,减少人员
小程序自动展开医院导览图,用户可知晓当前楼
综上所述,本文实现了一款室内共享轮椅的设
传送数据至 STM32,并进行轨迹传输,轮椅自动前往。
时情况。 本系统设计通过采用 OV2640 摄像头采集
基金项目:2021 年大学生省级创新创业训练计划项目;项目编号:S202113656030。
作者简介:黄涌凌(2002— ) ,女,广东惠州人,本科;研究方向:机械设计制造及其自动化。
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第 23 期
2023 年 12 月
No. 23
December,2023
用于发送信号、连接互联网等。 通过 STM32 的串口
器。 将 VCC 和 GND 接好,指示灯亮,将 Trig 引脚连
Trig 引脚置高电平,保持一段时间后再拉低即可发送
数在 STM32 上发送 AT 指令到 EC20 模块。 AT 指令
通信,用户可实现远程信息接收与发送。
一个触发信号。 在 STM32 中配置 GPIO 引脚为输入
监控模块、摄像头模块及通信模块等实现智能轮椅的
轮椅直流无刷电机的单片机控制电路设计①
轮椅直流无刷电机的单片机控制电路设计①随着现代医疗技术的不断发展，轮椅已经成为了残疾人最为常见的辅助设备之一。
而电机则是轮椅中关键的部件之一，它能够提供动力，使轮椅行驶。
因此，轮椅电机控制系统的设计至关重要。
本文将介绍一种基于单片机的轮椅直流无刷电机控制电路设计，主要包括硬件设计和软件设计两部分。
一、硬件设计该轮椅直流无刷电机控制电路采用STM32F103单片机作为控制核心，具体电路如下图所示：（图中，M+和M-代表电机正负极，A、B、C代表电机三相线，U、V、W代表电机三相线反接）1.电机驱动电机驱动采用IR2104驱动芯片，其输入端接单片机输出端口，输出端接电机三相线。
IR2104驱动芯片包括一对低侧驱动器和一对高侧驱动器。
单片机输出的PWM信号控制低侧MOS管（Q1~Q6）的导通，从而产生马达电流。
在PWM高电平状态下，通过一个高侧MOS管（Q7~Q9）将对应相的MOS管导通，产生电机相序。
2.电机霍尔传感器电机霍尔传感器是电机控制的重要部分，它可以通过检测电机旋转状态来确定电机转速和转向。
本电路采用六路霍尔传感器，用于检测电机的六个极对应的六个电机位置，从而生成电机控制信号。
3.电压检测模块电压检测模块包括电池电压和电机电压检测。
单片机通过AD采样模块检测电池电压和电机电压，当电压低于预设阈值时，单片机会发送警报信号。
同时，电机电压检测还可以为单片机提供精确的电机状态反馈。
软件设计主要包括电机控制算法和程序逻辑流程设计。
1.电机控制算法电机控制算法采用FOC（场定向控制）算法。
FOC算法主要通过三个步骤来实现电机控制：磁场定向、电流控制和速度控制。
在磁场定向阶段，以磁场方向为基准来控制电机；在电流控制阶段，控制电机电流；在速度控制阶段，控制电机的速度。
2.程序逻辑流程设计程序逻辑流程设计主要包括初始化、电机控制、故障检测等流程。
单片机开机时需要进行初始化操作，包括电机控制参数初始化和变量初始化；电机控制阶段需要进行FOC算法实现，通过PWM信号控制电机转速；故障检测阶段需要检测电机霍尔传感器故障、电池电压不足等故障，从而保证轮椅运行安全。
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第五章 电动轮椅运动控制系统的软件设计
在本系统的控制方案中，作者采用 TMS320LF2407A DSP 控制芯片作为系统的
核心控制芯片。它具有很快的运行速度，丰富的片内外设等系统资源和强大的中断
功能以及灵活丰富的指令集、高速运算能力、内部操作的灵活性、低功耗等特点，
使得在系统的软件设计中，可以实现复杂的控制算法。
系统软件设计的终极目的是:实现两个电机平滑稳定的协调运动控制，实现轮
椅控制器的人机交互功能，具备完善的故障保护功能，且可以和 PC 机通讯的功
能，使得轮椅能够在各种允许路况下都具有非常平稳舒适的运行性能。
5.1 系统的软件设计方案
5.1.1 系统的控制方块图
由第二章可知，本系统是采用电压负反馈、电流截止负反馈和电流正反馈补偿
的控制算法实现两台直流电机的协调运动控制。调节器是数字 PI 调节器。系统的
控制方块图如图 5-1 所示:
图5-1 轮椅运动控制系统控制方块图
由图 5-1 可知，操纵杆的输出信号 X、Y 经过 S 曲线和左/右电机给定发生
器后合成为左/右电机的给定信号，取电机两端电压以及电流采样电阻电压作为反
馈信号。为了防止轮椅起动或堵转时电机电流过大，本文采用了具有电流截止负反
馈的电压闭环调速系统。电流正反馈补偿环节是为了补偿由于电枢电阻引起的速降
以提高系统的机械特性。当轮椅运行在比较糟糕的路况时，轮椅的左/右电机在相
同的给定下，负载大小可能不同，这时当用户本想径直前进时，轮椅可能由于左/
右电机负载的不同，而转弯，图 5-1中的“负载不平衡时电流正反馈补偿”环节
就是为克服这种情况而设计的。S 曲线的设置使得轮椅在起/制动时都能够非常平
滑和舒适，保证了安全性。速度给定发生器和负载补偿仲裁器是两台电机协调控制
的核心指挥部，它们保证了轮椅在二维平面上的自由运行。
5.1.2 本系统软件控制的时序
对于一个以 TMS320LF2407A 为核心控制芯片的控制系统来说，首要的任务是
确定系统的时钟系统，其次是合理决定软件中的中断数量和顺序。
本系统在硬件上采用的是外部晶体振荡器，其频率是 10MHz，在软件中设定
CPU时钟为 40MHz，PWM 载波频率为 20KHz，系统的中断频率和 AD 采样频率也都
是20KHz。
5.2 系统软件的主要功能模块
本轮椅运动控制系统软件主要包括以下一些功能模块:
(1)初始化模块;
(2)上电时操纵杆中心位置检测程序;
(3) AD 采样子程序;
(4)电池电量检测子程序;
(5)睡眠模式子程序;
(6)锁存模式子程序;
(7)鸣笛子程序;
(8)加速度曲线给定子程序;
(9)速度按键处理子程序;
(10)速度按键鸣笛子程序;
(11)防积分饱和 PI 调节器子程序;
(12)延时子程序;
(13)显示模块。
1)初始化模块
本系统初始化模块主要包括:DSP 芯片初始化、液晶显示器初始化、参数初始
化。
其中 DSP 芯片初始化主要的任务是关中断、定义堆栈宏、配置数据存储空
间、禁止看门狗、配置系统寄存器、配置 I/O 口、配置模数转换(AD)模块、配置
事件管理器、串行通信接口(SCI)初始化、变量初始化、初始化成功鸣笛等。
液晶显示器初始化主要包括:定义液晶时序、指令集范围、擦除液晶显示屏，
为显示数据做好准备。
参数初始化主要是为本系统软件所使用的一些重要参数，例如 PI 调节器参
数，休眠时间，最大正反向、转向加速度等。
2)上电时操纵杆中心位置检测程序
当操纵杆不在中心位置时，为了防止用户突然上电开动轮椅造成安全隐患，在
上电系统初始化后即对操纵杆是否在中心位置进行检测，若操纵杆在中心位置，则
程序继续往下执行;否则每隔一秒鸣笛一次报警，以示操纵杆不在中心位置，如果
十秒内用户释放操纵杆到中心位置则鸣笛结束，程序继续往下执行，否则程序便进
入死循环，用户将无法开动轮椅，此时的唯一解决办法是:关了电源，把操纵杆放
到中心位置，重新上电。
3)模数转换(AD)子程序
AD 采样子程序主要是对操纵杆输出、电机两端电压、电机电流、电池电压进
行 采样。TMS320F2407A DSP 的 AD 具有十位精度，系统在软件计算中一般将采样
值变换为 Q12 格式。对于轮椅运动控制系统，由于硬件中存在大量的感性元件，
以及本文在硬件设计中并没有将功率驱动部分和控制部分进行信号隔离，所以电路
中存在大量的干扰信号，尤其是与采样周期同频率的干扰信号。为此，对电机电流
和电压采样值采用了递推平均滤波法[44]。递推平均滤波法是把 N 个测
量数据看成一个队列，队列的长度为 N，每进行一次新的测量，就把测量结果
放入队尾，而扔掉原来队首一个数据，这样在队列中始终有 N 个“最新”数据。
计算滤波值时，只要对队列中的N 个数据进行平均，就可以得到新的滤波值。递
推平均滤波法对周期性干扰具有良好的抑止作用，而且还有平滑度高和灵敏度低的
特点。在本轮椅运动控制系统中，N取 8。
4)电池电量检测子程序
电池电量检测子程序将 AD 采样得到的电池电压值换算成用户可以识读的十进
制电压值并由液晶显示器显示。在电池电压不足时向用户鸣笛警示，同时液晶显示
电池电压不足，给出充电提示。当电池电压低于某下限时，控制器会报警一段时间:
如果轮椅此时正在运行，则控制器报警一分钟后封管抱闸，以给用户足够的时间停
车;如果轮椅静止，则控制器报警五秒后封管抱闸。当轮椅在起/制动时，负载电流
较大，此时 AD 采样所得到的电压值比正常时要小得多，显然不是真实的电池电压
值，这就需要对采样值进行滤波处理。本文采用程序判断滤波法[44]，根据经验判
断确定两次采样允许的最大偏差 Y ,若先后两次的采样值的差值大于 Y ,则表明输
入信号是干扰信号，应该去掉，而将上次采样值作为本次采样值;若小于 Y ，则本
次采样值有效。在本文中取 Y 5 V。
5)睡眠模式子程序
当轮椅处在开机状态且三分钟内没有接收到用户对速度键和操纵杆的任何操
作， 则轮椅进入休眠模式。在进入休眠模式的最后十秒内，每隔一秒将鸣笛一次
以向用户警示轮椅即将进入休眠模式，在此期间如果用户对速度键或操纵杆有任何
动作，轮椅将重新开始休眠时间倒计时，否则轮椅将进入休眠模式。要想控制器从
休眠模式中退出，只有复位控制器或重新上电。
6)锁存模式子程序
在某些特殊场合为了防止对控制器的误动作或为了防止非用户本人使用轮椅，
需要将轮椅置于锁存模式。要使得轮椅进入锁存模式，长按加速键听到一声长鸣
后，轮椅即进入锁存模式;解锁时，长按减速键约五秒听到一声长鸣后，轮椅即退
出锁存模式。需要注意的是:只有当操纵杆在中心位置时轮椅才可以被锁定。进入
锁存模式后，轮椅封管、抱闸、关继电器。
7)鸣笛子程序
鸣笛子程序主要是供其它程序在需要给用户以蜂鸣器的方式警示时调用的子程
序。控制鸣笛计时器可以控制蜂鸣器鸣笛时间的长短。
8)加速度曲线给定子程序
为了使得轮椅在起/制动时能够平滑稳定安全，本文设计了具有 S 曲线特性的
加
速度给定子程序。
9)速度按键处理子程序
速度按键处理子程序是用来接收处理来自加减速键的信号，使得轮椅的最大速
度能够按照加减速键的状态变化。轮椅的速度共分五个档位，每个档位对应着轮椅
的一个最大速度。
10)速度按键鸣笛子程序
速度按键鸣笛子程序是用在当用户按下加减速键时蜂鸣器发出一声短鸣以示按
键有效，值得注意的是当速度档是一挡或五档时蜂鸣器不叫。
11)PI 调节器子程序。
12)延时子程序
在本轮椅控制系统的软件设计中，所有的延时子程序，均采用 NOP 空指令的
循 环，而不是 RPT 指令，这是由于 RPT 指令不可以被中断打断[45]，这会造成
系统的误动作和一些别的软件故障。
13)显示模块
显示模块主要用于显示电池电压值、速度档值、轮椅的相关工作模式以及故障
报 警显示。
4.3 轮椅运动控制系统总的流程图
轮椅运动控制系统总的流程图如图 4-2 所示
4.4 系统软件的中断结构
本系统主要使用了外部中断 XINT1 和 T1 定时器周期中断。
其中外部中断 XINT1 主要完成的任务是:对功率管的故障检测与保护;T1 定时
器周期中断则主要完成对两个电机的协调控制、AD 采样、过流保护、速度按键处
理等。
(1)XINT1 中断程序流程图，如图 4-3 所示
(2)T1 定时器周期中断程序流程图，如图 4-4 所示
这里对程序流程图做几点说明。
1)程序中需要对操纵杆的位置和轮椅的运行状态进行判断，当操纵杆在中心位
置且轮椅静止时(二者缺一不可)，可以对轮椅进行封管、抱闸的操作。 2)电流控
制。在本系统中，电流分别以三种方式参与了控制。第一，电流截止 负反馈环
节，起限流保护的作用。第二，电流正反馈补偿环节，起提高电机机械特性作用。
第三，负载不平衡补偿，顾名思义，起协调两台电机平衡的作用。