驾驶训练模拟器车速表驱动模块设计

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摘要：主动式汽车驾驶模拟器是一种能正确模拟汽车驾驶操作，并能在主要性能上获得与实车相同感觉的汽车驾驶训练仿
, {" O; t1 P2 a7 ?$ F& z) g真教学设备．它一般由机械装置部分、传感器电路、软件部分和显示设备组成。其中车速表驱动模块是其一个重要组成部
分。作者设计了驾驶训练模拟器车速表驱动模块的硬件电路，编制了单片机控制程序，最后利用VC++编写了计算机与单片
机之间的串口通讯驱动程序。实现了计算机对车速表的驱动。

主动式汽车驾驶模拟器是一种能正确模拟汽车驾驶操作，
2 |2 O- O! N5 d+ X5 ]) Q% M& Z并能在主要性能上获得与实车相同感觉的汽车驾驶训练仿真
9 Q. \& w8 K7 i; @教学设备。它是应用计算机三维实时动画技术、多媒体技术、网
- _# k- V3 J, {+ @2 r络通讯以及人工智能等当前的先进技术研制成的高新技术产
6 U0 [, G3 W; O1 c/ u品。它主要应用计算机三维图形学和虚拟现实等先进技术模拟
车辆行驶环境．使用实车驾驶操作装置和仪表等模拟驾驶操作
环境，提供一种实车驾驶的真实感觉。
" w+ c1 M5 G) {9 z* {1 N作者所在实验室在广泛调研的基础上，开发了一套用于教
. o3 a' B9 J# m) Q4 @学和科研的主动式汽车驾驶训练模拟器，该系统主要由机械装
+ h2 p7 w7 ~& Z# g置部分、传感器电路、软件部分和显示设备组成。本文主要介绍
驾驶训练模拟器中车速表驱动模块的软硬件实现。
2 h' L$ q! K, ]. [% z! [% [
l硬件配置
' d3 ^. B$ h1 t车速表主要用来指示汽车行驶速度。所开发的驾驶训练模
拟器中采用北京切诺基汽车组合仪表板，该仪表板将车速表和
3 \4 ]2 }/ _3 F: U# y里程表组合使用。车速表的结构型式为指针式电子车速表，主
要由车速传感器、电子电路、车速表表头等组成。车速传感器安
6 ]0 e; q* n# e装于变速箱输出轴上，当汽车以不同车速行驶时，由车速传感
器产生与车速成正比的方波电压信号，经电子电路整形、变换
之后输出一个与车速成正比的电流信号，驱动车速表指针偏转
指示出相应的车速。
因此。在驾驶训练模拟器中为实现计算机对车速表的驱
+ q& J8 K3 w& w+ s$ `) t8 x动，开发了一个以AT89C51为核心的单片机系统。该系统通过
串I：I接收计算机中的关于行车速度的数据后。利用D／A转换芯
片输出一个与车速成比例的方波电压信号，模拟车速传感器输
出信号输入车速表的SP端，进而驱动车速表指针偏转。
车速与传感器输出方波信号周期之间关系，经反复试验可
5 R9 Y5 ^- R5 M; M# ^' i2车速表与PC机间的串行通讯
系统选用由上位机与单片机串口通讯来传送数据。上位机
将数据经串口通讯传送给单片机AT89C51．由单片机来完成仪
表的显示。
! `& d. L) ]5 C+ Y2 |2．1硬件实现
- U* H, P5 v6 z& @8 K系统中，仪表板离计算机距离较近，因此采用RS一232接13
标准，电平转换芯片选用MCl489，将RS一232电平转换成’I孔
. b3 K, c" i- M$ Z8 e电平。而单片机则选用ATMEL公司的AT89C51。PC机按照公
" y8 O$ O' f. f2 C' ?' m式f1)根据实时车速值计算得出的方波周期经串口输入单片机，
单片机接收到PC机发来的数据后．利用D／A转换芯片输出相
应周期的方波给车速表的SP端。进而驱动车速表指针的转动
(车速表指示范围为15—200kin·h。1)。
- m% o  Y9 _, ]" v' H9 [4 c: U2．2软件实现
1 Q0 E5 P+ R. @6 U5 n  p" `5 f4 s现在PC机上的大多数基于WindOWS系统的可视化语言都
能实现串行通讯功能，作者采用了Visual C++，单片机部分采用
) F9 ^: W3 N" ^6 L" B9 x/ e了汇编语言。通讯部分是将PC机计算得到的方波周期通过串
- A+ x4 G* F' s/ ?口发送给单片机，经过单片机控制电路转化为不同频率的方
波，从而驱动车速表。
串13通讯采用单工异步通信方式，数据传送采用串行口方
式l。双方约定：波特率为4800b／s；数据格式为8个数据位，1个
停止位，无奇偶校验；传送方式为PC机采用事件驱动方式发送
1 t8 w( ^1 }+ l数据。单片机用中断方式接收数据。

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