汽车驾驶模拟器单片机系统设计及应用

汽车驾驶模拟器以其环保性、安全性、GX性应用广泛。但以往的汽车驾驶仿真器是以特性弹簧等作为回正力矩的生成元件，其可靠性无法保证，且模拟误差大。提出基于单片机的直流电机控制系统模拟汽车行驶过程中受到的回正力矩。该系统中上位机实时计算出汽车受到的回正力矩，通过串口发送至单片机，单片机通过PWM(脉宽调制)控制直流电机的输出力矩以达到模拟的目的。经实验验证，该系统能较准确模拟汽车受到的回正力矩，使得驾驶模拟器更准确地反映实际情况。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仿真系统。目前的汽车驾驶模拟器集合了传感器、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，也可以对微观交通进行仿真，对汽车的控制特性进行研究[1]。汽车驾驶模拟器具有安全性高、再现性好的特点。利用驾驶模拟器来进行研究和训练，可方便地模拟各种道路环境、天气状况，分析汽车的技术性能指标，从而可以节省大量的自然资源，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直接影响到整个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实用性能的重要指标。传感控制系统主要由各种传感器、数据采集和处理系统、以及接口电路等组成。其中，数据采集和处理系统是整个传感控制系统的核心。目前，很多汽车驾驶模拟器采用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，必须在仿真程序中采用专门的算法对模拟量进行处理，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。而基于单片机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，完全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。系统的工作原理在模拟汽车运动时，传感器采集驾驶员的操纵数据，通过接口电路对这些信号进行放大和滤波，并对其中的模拟信号进行a/d转换，Z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，计算机根据控制信号、汽车的运动状态、驾驶操作规则等来控制视景系统、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。当驾驶员进行模拟驾驶时，单片机系统采集的数据会根据驾驶员的驾驶操作实时地发生变化，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。

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