袁玉霞+赵明冬

摘 要：随着我国老龄化趋势加强，对电动轮椅的需求量将大大增加，本文所设计的电动轮椅既可以通过手动按键控制，又加入了无线通信技术，通过遥控器发出信号来控制电动轮椅进行相应的动作，为使用者对电动轮椅的远程操作提供了一定的方便。

关键词：电动轮椅；手动控制；无线控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.229

1 引言

随着时代的发展，我国已经开始步入老龄化社会，现有老年人近2亿人，而残疾人也超过8千万人。在老年人当中，将近有l千万人下肢行动不便，另外，每年新增因车祸、工伤和其他意外下肢伤残者约50万人。这是一个宠大而特殊的群体，该群体是社会的弱者，需要全社会的关爱，尤其需要一种适合他们心理和生理特征的交通工具。目前市场上销售的电动轮椅大多都是价格不菲，并且这些轮椅都是以摇控杆控制，控制方式过于单一。

因此，基于以上电动轮椅的诸多不足，本文设计了一套能够适合广大老年人及残疾人使用的电动轮椅，使用者既可以通过用手按动键盘按键控制，又可以通过遥控器按钮来控制轮椅。

2 研究内容

为了满足多数残疾人和老年人的需求，本文设计的轮椅采用两种控制方法：键盘控制和遥控。键盘控制是最为简单的控制方法，适合大部分老年人和残疾人使用，遥控装置适合于无法自己控制轮椅的人群。要实现如上功能，本系统需要用到AT89C2051单片机以及遥控装置。

通过单片机对5个按键的电平判断，来实现电动轮椅的前进、后退、加速、减速和停止。本设计还通过另外2个按键（独立按键和遥控器按键通用）来实现步进电机的转向控制。用两个单片机分别控制直流电机和步进电机，达成电动轮椅的功能要求。

3 研究目标

经过改进后的轮椅，它具有多种功能，可以满足多种残疾人以及老年人的需求。

（1）键盘控制功能。该功能适合于能自己用手控制的人，这是最为简便的控制方法，只要按下相应的键就能实现相对应的功能，如前进、后退、左转、右转和停止。

（2）遥控。遥控是该电动轮椅的一大创新点，它在一定程度上扩大了他人的活动范围，不用像手推轮椅那样需要一个人紧随其后。另外，使用者本身也可以用遥控器来自己控制轮椅，这与键盘控制相比的好处在于使用者的手可以摆放在任意位置。

4 硬件设计

该系统是基于STC89C52RC控制的电动轮椅运动控制系统，可以根据按下按键的情况，控制电动轮椅的电机做出相应的动作。也可通过无线通信模块实现电动轮椅的远距离无线控制，可以直接通过遥控器来开动电动轮椅。

本系统有以下几个控制要求：

（1）单片機1对5个独立按键和遥控按键输入进行电平判读，实现的功能分别是：前进、后退、加速、减速、停止。

（2）用单片机2对2个独立按键和遥控按键输入进行电平判读，实现的功能是：在前进、后退或暂停时进行方向调整。

本设计主要由前级无线通信电路、单片机最小系统、稳压电路、按键输入、后级驱动电路等模块组成，其设计原理框图如图1。

5 软件设计

系统采用两个STC89C52单片机进行控制，一个单片机控制直流电机，来实现电动轮椅的前进、后退、加速、减速、停止等动作，另一个单片机控制步进电机，来实现电动轮椅在前进、后退或暂停时进行方向调整。

单片机1利用PWM波进行调速。采用软件编程的方法改变方波的占空比，从而改变加在电机两端的电压，进而实现对电机的调速操作。单片机2完成初始化后，如果正转按键按下并不松开则步进电机一直正转；如果反转按键按下并不松开则步进电机一直反转；按键必须处于+5V的电平状态并保持一定时间，才能促使主控进行电平判断，进而驱动后级电路的步进电机。由此可知，步进电机的工作时长取决于电平保持的时长。此状态在遥控电路中定义为“按键点动”，即按下按键不松开则电机一直工作，松开时停止。

6 结论

本设计完成了充电电路和稳压分压电路的运用，电机驱动电路和机械传动的运用，无线通信技术和电平转换电路的运用。控制系统通过独立按键控制电机的正反转，实现了电动轮椅的运动控制。此外，该控制系统还加入了无线通信技术，通过遥控器发出信号来控制电动轮椅进行相应的动作，为使用者对电动轮椅的远程操作提供了一定的方便。

参考文献：

[1]张琳.基于操作手柄新模型的电动轮椅运动控制系统[J].微特电机，2012（07）.

[2]王晓旭.基于ATmega48的电动轮椅主从控制系统设计[J].电机技术，2010（04）.

[3]陈宝林.全向移动可调节式轮椅设计[J].电子设计工程，2015（03）.