【正文】 題 目： 基于 AT89S52 單片機(jī) 的 電動(dòng)自行車控制器的設(shè)計(jì) 姓 名： 學(xué) 號： 系 別： 專 業(yè)： 指導(dǎo)教師： 2021 年 5 月 18 日 目 錄 摘要 .........................................................................................................................................................................1 引言 .........................................................................................................................................................................2 .......................................................................................................................................3 電動(dòng)自行車的現(xiàn)狀 ............................................................................................................................3 無刷直流電動(dòng)機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 ........................................................................................................4 電動(dòng)自行車控制器的研究現(xiàn)狀及存在的問題 .....................................................................4 .......................................................................5 主要元件的選取 .................................................................................................................................5 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原理依據(jù) .......................................................................................................................9 整體硬件系統(tǒng)框圖 .......................................................................................................................... 10 模塊電路的設(shè)計(jì) ............................................................................................................................... 11 3. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ........................................................................................................................................ 15 軟件整體設(shè)計(jì)方案 .......................................................................................................................... 16 子模塊設(shè)計(jì) ......................................................................................................................................... 17 抗干擾設(shè)計(jì) ......................................................................................................................................... 21 ................................................................................................................................................. 21 ................................................................................................................................................................... 23 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................................................... 24 致謝 ....................................................................................................................................................................... 25 1 基于 AT89S52 單片機(jī) 的 電動(dòng)自行車控制器的設(shè)計(jì) 摘 要： 針對 目前 電動(dòng) 自行 車控制器的 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性低、難以維護(hù)以及不易升級拓展的 缺點(diǎn) ， 本 設(shè)計(jì) 提出了基于 AT89S52 單片機(jī)為主控芯片的無刷直流電機(jī)控制 的設(shè)計(jì)方案。 由 霍爾傳感器采集的信號計(jì)算出 轉(zhuǎn)速， 單片機(jī)通過 PWM 方式實(shí)現(xiàn) 速度 閉環(huán) 控制 ；同時(shí) 對電機(jī) 相電流 采樣 進(jìn)行 電流閉環(huán) 控制； 組成 “ 速度 電流 ” 雙閉環(huán)控制 系統(tǒng) 。 利用無刷系統(tǒng)電子換向的特點(diǎn)，根據(jù)能量回饋 制動(dòng)原理實(shí)現(xiàn)柔性電子剎車。 結(jié)合高效 的編程算法簡化 了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)， 降低 了系統(tǒng)成本， 增強(qiáng) 了系統(tǒng)性能，提升了騎行舒適度，可以 滿足 不同應(yīng)用場合的需求 。 關(guān)鍵詞： 單片機(jī)；無刷直流電動(dòng)機(jī)；雙閉環(huán)控制；柔性 電子 剎車 2 Design of Electric Bicycle Controller Abstract: This paper points at the disadvantages of electric bicycle controller of plicated structure, low reliability, difficult maintenance, hard to upgrade and expand currently. This design puts forward a project based on AT89S52 single chip microputer as the main control chip of brushless DC motor control. Speed is calculated by the signal acquisition hall sensor. The MCU acplishes speed closedloop control by the way of PWM, at the same time with sampling the motor phase current to plete current closedloop control. Double closed loop control system of speed and current is achieved. According to the energy feedback braking principle realize flexible electronic brake by using the characteristic of electronic mutation of brushless system. Combined with the programming algorithm efficient simplifies the system structure, reduces the system cost, enhances the system performance, and enhance the ride fort, which can meet the requirements of different application occasions. Keywords: MCU。 Brushless direct current motor。 Double closedloop control。 Electric absorption braking system 3 引言 步入二十一世紀(jì)，是呼喚綠色環(huán)保的時(shí)代，環(huán)境保護(hù)和能源問題成為最突出的兩大主題。隨著工業(yè)的飛速發(fā)展，人民生活水平的提高，汽車的使用越來越普及，石油資源嚴(yán)重匱乏。從環(huán)境保護(hù)角度講，石油的使用造成的大氣污染不斷加重。此外 ， 石油燃燒產(chǎn)生的二氧化碳雖然對人體健康沒有太大危害，但是造成的溫室效應(yīng)卻破壞了大自然的生態(tài)平衡，對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響。在當(dāng)前工業(yè)面臨能源問題和環(huán)境問題的巨大挑戰(zhàn)的現(xiàn)狀下，發(fā)展清潔能源，實(shí)現(xiàn)能源動(dòng)力系統(tǒng)的電氣化，推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，已經(jīng)成為當(dāng)前發(fā)展的目標(biāo) [1]。目前，我國已出臺(tái)許多優(yōu)惠政 策，扶持并引導(dǎo)電動(dòng)車 行業(yè)的快速健康發(fā)展。電動(dòng)車的發(fā)展進(jìn)入關(guān)鍵時(shí)期，機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。 這不但 要求人們節(jié)約能源，更要求人們注重環(huán)境保護(hù)，以實(shí)現(xiàn) 人與自然 的 和諧可持續(xù)發(fā)展。我國石油資源相對比較貧乏，尾氣的排放又是目前大中城市大氣污染的主要原因。為此發(fā)展電動(dòng)車輛無疑是未來發(fā)展的必然趨勢，也符合綠色環(huán)保的需求。 1. 現(xiàn)狀及存在問題 電動(dòng)自行車的現(xiàn)狀 近幾年來， 電動(dòng)車 以 環(huán)保、低能耗的特點(diǎn)，成為短距離出行的最好交通選擇。 電動(dòng)自行車以較快的速度進(jìn)入市場，逐漸取代自行車成為不可或缺的交通工具。人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高、對 能源問題的關(guān)注以及高新科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，也有力的促進(jìn)了電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展。 與發(fā)達(dá)國家相比， 我國電動(dòng)車的研究起步較晚，因此技術(shù)相對落后。我國有廣泛的人口資源，在小城市以及鄉(xiāng)鎮(zhèn)大部分人都以自行車代步，電動(dòng)車的市場潛力十分巨大。隨著我國城鄉(xiāng)一體化進(jìn)程的推進(jìn)及農(nóng)村道路狀況的不斷改善，自行車的使用逐漸被電動(dòng)車所代替，所以對電動(dòng)車的需求量會(huì)逐漸增大。 目前，我國市場上電動(dòng)車品種規(guī)格很多，動(dòng)力多采用有刷或無刷的輪式直流電機(jī)，工作電壓為 24V／ 36V 或 48V，功率在 150W~450W 之間；蓄電池一般用的是免維護(hù)鉛酸蓄電 池，容量為 12Ah，充電時(shí)間在 3~8 小時(shí)左右，充電一次行駛里程約 50KM；車速低于 20KM／ H，爬坡能力在 12o 上下；車型有普通型和豪華型，車重約 35KG，載重量約 75KG[2]。 近年來，隨著電力電子技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)等的發(fā)展，電機(jī)的應(yīng)用也得到了快速發(fā)展。由于不斷地改進(jìn)技術(shù)，電機(jī)的控制變得更加靈活，效率也更逐漸提高。由過去簡單的起動(dòng)停止控制、以提供驅(qū)動(dòng)為目的應(yīng)用，轉(zhuǎn)變?yōu)閷ζ渌俣?、轉(zhuǎn)子位置、轉(zhuǎn)矩等精確的4 控制，以及對這些被控量的邏輯綜合控制，使被控制的機(jī)械運(yùn)動(dòng)更符合預(yù)想要求。因此現(xiàn)代電機(jī)控制技術(shù)離不開功率器件 和電機(jī)控制器的發(fā)展。 無刷直流電動(dòng)機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 1955 年美國 D． Harrison 等人首次申請了用晶體管換相電路代替機(jī)械電刷的專利標(biāo)志著無刷電動(dòng)機(jī)的誕生。 1978 年 MAC 的無刷直流電機(jī)及其相應(yīng)驅(qū)動(dòng)器的出現(xiàn)使無刷直流電機(jī)開始真正進(jìn)入實(shí)用階段。從而引發(fā)了對無刷直流電機(jī)研究的小高潮，之后研制成功方波無刷直流電機(jī)和正弦波無刷直流電機(jī)。近幾十年以來，隨著永磁新材料、集成電子技術(shù)、自動(dòng)控制理論以及電子技術(shù)尤其是大功率開關(guān)器件的快速發(fā)展，使得直流無刷電機(jī)得到了長足的發(fā)展。無刷直流電機(jī)在運(yùn)動(dòng)控