不得不说，当下是个达人辈出的年代。电脑DIY的精神已不仅仅局限于硬件超频、改装散热组件、自制机箱等方面，从本身功能用图改造，开始逐渐蔓延到更多与游戏与IT周边设备有关的领域。网络坊间也一直都不缺乏有灵感有创意的人，爱动脑动手的DIYer更是拥有独到的创新意识，改造能力和方式方法也趋于多元化，基本的计算机理论知识再加上一点突发奇想。综合起来，最终也足以能促成下面这位将自行车完美改造成极品飞车控制器的DIY达人。

下面我们就来看看他设计方案是怎么样另类把玩极品飞车的吧！也许大家会惊呼他是“牛人一个”，但这的确是灵感所致的DIY创新成果。　　制作时间: 5小时　　制作难度: ★★☆☆☆　　GEEK指数: ★★★☆☆　　近来有点喜欢玩《极品飞车》，所以买了一个游戏方向盘。快递到后，迫不及待地拆开，才玩了一会，就想把它扔掉，手感实在有点烂，微微地打方向一点反应都没有，再打多点突然间像打鸡血一样猛转方向，还不如键盘来得爽。扔垃圾筒有点可惜，想了想，觉得可以花点心思改造一下，打造一个不错的游戏控制器。

　　废旧自行车是最佳选择　　家里能与“速度与激情”扯上点关系的，就只有1楼已经废弃了10年的简易跑步机，和一台邻居送的很破的自行车。我选择了自行车，个人觉得把自行车的后轮架起来，操控起来实在很自然。另外还有一个原因，我搬不动跑步机。　　基本设计如下：　　自行车车头 ————> 赛车方向盘　　自行车脚踏 ————> 赛车油门　　自行车左刹车 ————> 赛车脚刹　　自行车右刹车 ————> 赛车手刹或氮气加速　　采用“拿来主义”控制电路板设计草图　　● 第2 步：控制电路板设计草图　　一般游戏方向盘都在方向盘和油门刹车上装有线性电位器，当玩家打方向盘或踩下油门刹车的时候，电位器的阻值改变，通过AD转换测量加到电阻器的变化电压，从而得知方向盘或油门刹车的改变量，再通过MCU或usb芯片与电脑通讯。

　　由于我不太懂USB通讯方面的知识，所以就直接采用“拿来主义”，取得方向盘的主电路板来制作。

　　简单来说，只要输入一个相应电阻给方向盘的主电路板，便可以“骗”它进行工作，发送相应数据给上位机（电脑《极品飞车》），而我们要做的工作，就是使用一些传感器，来测量自行车的一些参数（速度，车头转向，是否刹车），通过MCU处理后，改变数字电位器，接入到方向盘的主电路板中，便可。准备必要模块与工具 拆方向盘控制器　　● 第3 步：必备工具　　●自行车一台，自行车骑行台一只。　　●霍尔传感器模块，微动开关，LPC2013最小系统模块，电子罗盘模块，加速度传感器模块　　●ULINK调试器、电脑一台，MDK keil4开发环境，万用表　　●玩电子的必备工具：电烙铁，锡线，吸锡器，螺丝笔一套，镊子，防水胶布，台钻，扎带等等，反正焊接电路板该有的都要有，不细细述说了。　　● 第4 步：方向盘拆解　　把方向盘拆开，测量一些参数：　　方向盘线性电位器的最大阻值，左右方向方向盘均打尽的阻值，方向盘居中的阻值。　　未踩下刹车时的阻值，踩尽刹车时的阻值。　　未踩下油门时的阻值，踩尽油门时的阻值。

　　经过测量发现，刹车和油门共用一个线性电位器。

　　而对于方向盘来说，方向盘居中时，其电位器阻值刚好是最大阻值一半，如此一来，就没有必要过多关注其电阻值了。　　虽然如此，选用的电位器相差不要超过一个数量级为好。　　全都是细致活 焊接模块与开关指示　　●第5 步：电路设计与焊接　　由于买回来的ARM7 2103模块已经是最小系统，所有管脚直接引出，因此只需要将其管脚用板略为引伸，接上座子，方便安装便可。整个MCU模块所用到的管脚有——SPI0管脚，I2C0管脚，外部中断2个，一些GPIO口接指示LED、触动开关（可有可无），UART0管脚（调试输出数据用，可有可无）等。　　电路图就不需要给出了，如果你以上基本都能看懂或是学过ARM的，那肯定知道怎么接，我只是画了个草图，就开始焊接了，焊好的板子如下。

把方向盘的主电路板和转接板取出来，焊到一块万用板上，焊上接线座，方便安装。

　　为了方便安装，我另外还给两个霍尔传感器和加速度传感器、电子罗盘加焊了几块电路板，加上接线座子。全家福一张。　　让自行车变得更智能 模块详细介绍　　第6 步：模块详细介绍　　● 霍尔传感器（测量自行车的速度）　　霍尔传感器模块是这样工作的，3个管脚，VCC脚，GND脚，DATA脚，缺省状态DATA脚输出低电平，若有磁石靠近，产生磁场切割，便会输出一个高电平，当磁石远离传感器，又恢复低电平。所以在自行车的脚踏边上贴上一个磁石，【好店大全：

】把两个霍尔传感器模块装到脚踏经过的两边位置，在踩自行车时，通过计算两只霍尔传感器的时间差，来获得骑车人踩单车的速度，由此对应赛车油门的深浅。

　　● 电子罗盘，加速度传感器模块（测量自行车的转角）

我使用的这款电子罗盘的芯片型号为HMC5883L，I2C接口，75HZ的数据读取频率，没太多好说的，上电复位，通过I2C接口设置好工作参数和工作模式，就可以读取数据了。数据的模式是地磁在XYZ轴的分量，还搞得不是非常懂。XYZ轴的基准与芯片的位置有关。不过取出数据按照芯片手册计算，就可以测得与地磁的夹角。

　　模块上还有一个ADXL345加速度传感器，一样是I2C接口，主要是因为自行车的车头旋转平面并不是完全水平的，因为自行车的车头轴（不知道是不是这样称呼）与地平面有一个夹角，所以就导致了——整个【好店大全：

】模块无法工作在水平面中，也就是说电子罗盘的XY轴形成的平面，不与水平面平行，Z轴的地磁分量肯定不为0，至少大部分时间不为0。　　氮气加速必不可少 简单编程与调试　　● 第6步：编程与调试　　　说了这么多ADXL345加速度传感器就是用来测量水平倾角，对电子罗盘的数据进行校正的。　　事实上，我另外还买了一个模块，上面集成了一个加速度传感器和一个角速度传感器，本来是怕一个加速度传感器有误差，可以进行取平均值来校正，后没有使用。　　美中不足的是，因为使用了电子罗盘，所以每次开始玩的时候，都需要校正，因为自行车的位置不同导致了车头居中朝向不一致，因此需要初始化。甚至在玩的时候，玩得太嗨，动作太大，导致自行车位移，也要不断地校正。　　最好的方式，还是在车头上安装一个转动电位器来取代电子罗盘，但是考虑到电位器的安装需要合适的齿轮，安装起来很麻烦，也没有模具，所以就罢了。

　　● 微动开关（刹车，氮气加速）

　　在自行车刹车装上两个微动开关，开始的方案是压力传感器，如此一来，刹车的参数便是模拟量，但安装的问题太过于麻烦，所以就采取了开关量的方式来进行。微动开关直接接入了方向盘的电路板中，不通过ARM7 LPC2103电路板。● 数字电位器MCP42050。

　　最大量程50K欧姆，SPI通讯接口，2个电位器，精度为50K欧/256，已经是非常够用。在初始设定中，油门深浅（即车速）分10个等级，方向盘每5度设为一个等级，左右各90度便是32个等级。绰绰有余。　　● LPC2103模块

　　没什么好说的，处理数据用。　　DIY大功告成,进入驾驶状态,走你！　　● 第7步：DIY大功告成　　● 我使用了小型操作系统Ucos，分成4个任务。　　任务1：指示灯亮灭。 任务2：电子罗盘数据读取，加速度传感器数据读取，进行数据处理得到转角并写入一全局变量中。 任务3：霍尔传感器的数据处理，将时间间隔（车速）写入一全局变量中。 任务4：根据速度和转向2个全局变量的数据，把对应的电阻值写入数字电位器中。

　　踏上自行车开着心爱的柯尼塞格 就是有点累！

我想用 摇杆点位 控制电机反转 正转 调速 停止不知道用单片机可以实现吗？》 模拟电路也行！最好给个电路图！谢谢

利用摇杆电位器控制电机速度的控制方法

[0001]本发明涉及电机速度控制方法，特别是涉及一种利用摇杆电位器控制电机速度的控制方法。

[0002]摇杆作为简单的输入端，可以实现对复杂机械的控制，小到普通的游戏手柄，大到飞机上的方向控制器都用到摇杆。在科研方面，可以利用本装置控制小车、机器人的行走；在生活方面，可以用来制造利于行走的辅助设备；在工业生产方面，可以用来控制轧钢机的运行，控制机床的运行等。

[0003]目前，将摇杆用于电机速度的调节也是常用的形式，如中国专利ZL.9公开一种摇杆控制的步进电机驱动装置，其包括摇杆电位器、单片机、驱动电路、与驱动电路相连的电机、以及为上述器件提供电力的电源电路，所述摇杆电位器输出电压模拟信号到单片机，作为驱动装置的输入控制端，所述单片机采用ATMEGA16单片机获取模拟电压信号，并通过AD转换器将转换为数字量，产生脉冲信号输入到驱动电路，所述驱动电路由L297和L298芯片组合构成，通过输入的脉冲信号产生步进电机的驱动相序控制步进电机正反转和转动步数。

[0004]但是，目前摇杆对于电机速度的控制一般采取直线关系，一直存在控制精度低、负载大控制易抖动及操作感不够顺畅等问题。因此，需要一种控制精度高、操作感顺畅的摇杆控制电机速度的方法。

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种利用摇杆电位器控制电机速度的控制方法，用于解决现有技术中摇杆电位器对电机调速控制精度低的问题。

[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种利用摇杆电位器控制电机速度的控制方法，所述控制方法包括以下步骤:D预设摇杆电位器的摇杆弯曲程度与电机速度之间的关系曲线，其中X轴为摇杆弯曲程度值，Y轴为电机速度值，关系曲线根据摇杆弯曲程度不同执行的控制曲线不同分为三大区间:第一区间的控制曲线为与X轴重合的直线，控制电机速度恒为零，第二区间的控制曲线为多项式曲线，控制电机速度以多项式曲线的形式上升，第三区间的控制曲线为平行于X轴的直线，控制电机速度为恒定值；2)实时检测摇杆电位器当前的摇杆弯曲程度值，并且判定当前的摇杆弯曲程度值处于所述步骤I)三大区间中的哪一区间；3)执行与所述当前的摇杆弯曲程度值所处区间相对应的控制曲线。

[0007]优选的，所述第二区间的控制曲线分为低加速区和高加速区，通过增大或减小与所述多项式曲线对应的多项式次数来实现低加速区和高加速区临界点的右移和左移。

[0008]优选的，所述所述第一区间的范围大小根据实际需要进行调整，范围越小，摇杆电位器的灵敏度越高，范围越大，摇杆电位器的灵敏度越低。

[0009]如上所述，本发明的利用摇杆电位器控制电机速度的控制方法，具有以下有益效果:对摇杆电位器控制电机转速进行有效规划，划分成三大区间，使摇杆弯曲程度不同对应不同的电机速度控制曲线，第一区间归为灵敏区的设置，灵敏区的调校消除了操作抖动的问题，第二区间的控制曲线为多项式曲线，即圆滑弧线，将电机速度分为低加速区和高加速区，低加速区保证了摇杆电位器控制电机速度的精度，并且低加速区到高加速区的弧线切换使操作更流畅，效率更高。

[0010]图1显示为本发明的摇杆电位器的摇杆弯曲程度与电机速度之间的关系曲线示意图。

[0011]图2显示为所述第二区间控制曲线的第一实施例示意图。

[0012]图3显示为所述第二区间控制曲线的第二实施例示意图。

[0013]以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

[0014]请参阅图1至图3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

[0015]本发明提供一种利用摇杆电位器控制电机速度的控制方法，控制方法包括以下步骤:

[0016]I)预设摇杆电位器的摇杆弯曲程度与电机速度之间的关系曲线，见图1所示，其中X轴为摇杆弯曲程度值，本说明书中的摇杆弯曲程度值即电位器数值，Y轴为电机速度值，关系曲线根据摇杆弯曲程度不同执行的控制曲线不同分为三大区间:第一区间的控制曲线为与X轴重合的直线，该区间控制电机速度恒为零，第二区间的控制曲线为多项式曲线，该区间控制电机速度以多项式曲线的形式上升，第三区间的控制曲线为平行于X轴的直线，该区间控制电机速度为恒定值；

[0017]2)实时检测摇杆电位器当前的摇杆弯曲程度值，并且判定当前的摇杆弯曲程度值处于所述步骤I)三大区间中的哪一区间；

[0018]3)执行与上述当前的摇杆弯曲程度值所处区间相对应的控制曲线。

[0019]本发明的控制方法主要将摇杆电位器的摇杆弯曲程度与电机速度之间的关系曲线设计成三大部分，即划分为三大区间，第一区间为电机无速度输出，即电机速度为零，而第二区间采用的控制曲线为多项式曲线，即电机速度以圆滑弧线的形式逐步增加，这样提高了调速精度，而且电机速度从低速到高速转变时操作更流畅，效率更高。

[0020]上述第一区间的范围大小根据实际需要进行调整，调整时可人工调整，见图1所示，在此区间电机无速度输出，其范围越小，摇杆电位器的灵敏度越高，范围越大，摇杆电位器的灵敏度越低。

[0021]上述第二区间的控制曲线为多项式曲线，即为圆滑弧线，见图2及图3所示，随着电机速度的增加，根据多项式曲线自身的曲率可以将其分为低加速区和高加速区，而低加速区和高加速区临界点的位置与多项式曲线对应的多项式次数有关，即通过增大或减小与多项式曲线对应的多项式次数来实现的右移和左移。如图2所示，其为多项式次数为2的多项式曲线，多项式可为Y = X2。如图3所示，其为多项式次数为3的多项式曲线，多项式可为Y = X3。由图2和图3那么可以看到，随着多项式次数的变化，控制曲线的弯曲度在变化，从而实现在摇杆弯曲程度相同的情况下，对电机速度不同的控制。

[0022]第三区间内的电机速度恒定值可通过人为调校确定合适数值。

[0023]综上所述，本发明的利用摇杆电位器控制电机速度的控制方法，通过不同的摇杆弯曲程度采用不同的控制曲线来调节电机速度，提高了电机速度的控制精度，并且速度低增长到高增长的弧线切换使操作更流畅，效率更高。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

[0024]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

1.一种利用摇杆电位器控制电机速度的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤: 1)预设摇杆电位器的摇杆弯曲程度与电机速度之间的关系曲线，其中X轴为摇杆弯曲程度值，Y轴为电机速度值，关系曲线根据摇杆弯曲程度不同执行的控制曲线不同分为三大区间:第一区间的控制曲线为与X轴重合的直线，控制电机速度恒为零，第二区间的控制曲线为多项式曲线，控制电机速度以多项式曲线的形式上升，第三区间的控制曲线为平行于X轴的直线，控制电机速度为恒定值； 2)实时检测摇杆电位器当前的摇杆弯曲程度值，并且判定当前的摇杆弯曲程度值处于所述步骤I)三大区间中的哪一区间； 3)执行与所述当前的摇杆弯曲程度值所处区间相对应的控制曲线。2.根据权利要求1所述的利用摇杆电位器控制电机速度的控制方法，其特征在于:所述第二区间的控制曲线分为低加速区和高加速区，通过增大或减小与所述多项式曲线对应的多项式次数来实现低加速区和高加速区临界点的右移和左移。3.根据权利要求1所述的利用摇杆电位器控制电机速度的控制方法，其特征在于:所述第一区间的范围大小根据实际需要进行调整。

【专利摘要】本发明提供一种利用摇杆电位器控制电机速度的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：1）预设摇杆电位器的摇杆弯曲程度与电机速度之间的关系曲线，其中X轴为摇杆弯曲程度值，Y轴为电机速度值，关系曲线根据摇杆弯曲程度不同执行的控制曲线不同分为三大区间：第一区间的控制曲线为与X轴重合的直线，控制电机速度恒为零，第二区间的控制曲线为多项式曲线，控制电机速度以多项式曲线的形式上升，第三区间的控制曲线为平行于X轴的直线，控制电机速度为恒定值；2）实时检测摇杆电位器当前的摇杆弯曲程度值，并且判定当前的摇杆弯曲程度值处于所述步骤1）三大区间中的哪一区间；3）执行与所述当前的摇杆弯曲程度值所处区间相对应的控制曲线。本发明提高了电机速度的控制精度。

【申请人】拓卡奔马机电科技有限公司

【公开日】2015年9月16日

【申请日】2015年6月19日