基于A(yíng)RM單片機的汽車(chē)電動(dòng)助力轉向系統的研究

　　本文設計的控制器采用32位的ARM S3C44B0X單片機作為控制器的核心，由于S3C44B0X單片機集成了豐富的硬件資源，使得電路設計大為簡(jiǎn)化，提高了系統的可靠性，同時(shí)也為系統將來(lái)的擴展和升級留有一定余地。方向控制信號和PWM信號相結合，經(jīng)光耦加載到H橋驅動(dòng)電路，控制電機的運行狀態(tài)，電路簡(jiǎn)單易行。脈寬調制方式采用單極性PWM，避免了MOS管直通的可能性，不僅可靠，脈寬占空比也易于調整。

3.1 ARM S3C44B0X介紹

　　SUMSUNG公司的S3C44B0X是基于A(yíng)RM7 TDMI的體系結構，并在此基礎上集成了豐富的外圍功能模塊，主要有：8KB的Cache,外部擴充存儲控制器，LCD控制器，2個(gè)UART，5個(gè)PWM定時(shí)器和1個(gè)內部定時(shí)器，8路10位ADC，71個(gè)通用可編程I/O口，8個(gè)外部中斷源及看門(mén)狗定時(shí)器[4]。同時(shí)，ARM單片機支持C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，有利于系統控制軟件的開(kāi)發(fā)和調試。

3.2 A/D數據的采集

　　S3C44B0X采用的是逐次逼近式10位ADC，輸入電壓范圍為0~2.5V，轉換精度為2.5V/210=2.4mV。對于轉矩傳感器，其輸出電壓范圍為0~5V，所以只需對信號進(jìn)行低通濾波處理和分壓處理。對于電機的采樣電流，由于有正負區別，還應通過(guò)電平轉換使其成為正電壓。其電路如圖3所示。其中，R1的作用是將霍爾傳感器的輸出信號(0~50mA)轉換成相應的電壓信號。

3.3電機控制電路

　　電機的控制電路由方向控制電路和光耦隔離MOSFET H橋電機驅動(dòng)電路組成。電機驅動(dòng)電路原理如圖4所示。T1、T2、T3、T4為光耦部件，一方面用于系統強電和弱電的隔離，另一方面用于驅動(dòng)MOSFET部件。所以在選擇光耦型號時(shí)，應選擇輸出功率較強的光耦(如TLP250，其輸出電流最大可達1.5A)。電機的PWM控制信號和方向控制信號都是經(jīng)光耦后加載到MOSFET部件的。當T1和T4導通、T2和T3關(guān)斷時(shí)，對應的Q1、Q2導通，Q2、Q3關(guān)斷，電機電流經(jīng)Q1、MOTOR、Q4流向地，此時(shí)電機正轉；電機反轉時(shí)，器件的通斷情況正好相反。