【正文】 題 目： 基于 AT89S52 單片機 的 電動自行車控制器的設計 姓 名： 學 號： 系 別： 專 業(yè)： 指導教師： 2021 年 5 月 18 日 目 錄 摘要 .........................................................................................................................................................................1 引言 .........................................................................................................................................................................2 .......................................................................................................................................3 電動自行車的現(xiàn)狀 ............................................................................................................................3 無刷直流電動機的發(fā)展現(xiàn)狀 ........................................................................................................4 電動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)設計的原理依據(jù) .......................................................................................................................9 整體硬件系統(tǒng)框圖 .......................................................................................................................... 10 模塊電路的設計 ............................................................................................................................... 11 3. 系統(tǒng)軟件設計 ........................................................................................................................................ 15 軟件整體設計方案 .......................................................................................................................... 16 子模塊設計 ......................................................................................................................................... 17 抗干擾設計 ......................................................................................................................................... 21 ................................................................................................................................................. 21 ................................................................................................................................................................... 23 參考文獻 ........................................................................................................................................................... 24 致謝 ....................................................................................................................................................................... 25 1 基于 AT89S52 單片機 的 電動自行車控制器的設計 摘 要： 針對 目前 電動 自行 車控制器的 結構復雜、可靠性低、難以維護以及不易升級拓展的 缺點 ， 本 設計 提出了基于 AT89S52 單片機為主控芯片的無刷直流電機控制 的設計方案。 由 霍爾傳感器采集的信號計算出 轉速， 單片機通過 PWM 方式實現(xiàn) 速度 閉環(huán) 控制 ；同時 對電機 相電流 采樣 進行 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，根據(jù)能量回饋 制動原理實現(xiàn)柔性電子剎車。 結合高效 的編程算法簡化 了系統(tǒng)結構， 降低 了系統(tǒng)成本， 增強 了系統(tǒng)性能，提升了騎行舒適度，可以 滿足 不同應用場合的需求 。 關鍵詞： 單片機；無刷直流電動機；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，是呼喚綠色環(huán)保的時代，環(huán)境保護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，石油資源嚴重匱乏。從環(huán)境保護角度講，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卻破壞了大自然的生態(tài)平衡，對生態(tài)環(huán)境造成嚴重影響。在當前工業(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，實現(xiàn)能源動力系統(tǒng)的電氣化，推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略轉型，已經(jīng)成為當前發(fā)展的目標 [1]。目前，我國已出臺許多優(yōu)惠政 策，扶持并引導電動車 行業(yè)的快速健康發(fā)展。電動車的發(fā)展進入關鍵時期，機遇與挑戰(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，以實現(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 電動自行車的現(xiàn)狀 近幾年來， 電動車 以 環(huán)保、低能耗的特點，成為短距離出行的最好交通選擇。 電動自行車以較快的速度進入市場，逐漸取代自行車成為不可或缺的交通工具。人們環(huán)境保護意識的提高、對 能源問題的關注以及高新科學技術的不斷發(fā)展，也有力的促進了電動車產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展。 與發(fā)達國家相比， 我國電動車的研究起步較晚，因此技術相對落后。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，電動車的市場潛力十分巨大。隨著我國城鄉(xiāng)一體化進程的推進及農(nóng)村道路狀況的不斷改善，自行車的使用逐漸被電動車所代替，所以對電動車的需求量會逐漸增大。 目前，我國市場上電動車品種規(guī)格很多，動力多采用有刷或無刷的輪式直流電機，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鉛酸蓄電 池，容量為 12Ah，充電時間在 3~8 小時左右，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，隨著電力電子技術和自動控制技術等的發(fā)展，電機的應用也得到了快速發(fā)展。由于不斷地改進技術，電機的控制變得更加靈活，效率也更逐漸提高。由過去簡單的起動停止控制、以提供驅動為目的應用，轉變?yōu)閷ζ渌俣?、轉子位置、轉矩等精確的4 控制，以及對這些被控量的邏輯綜合控制，使被控制的機械運動更符合預想要求。因此現(xiàn)代電機控制技術離不開功率器件 和電機控制器的發(fā)展。 無刷直流電動機的發(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械電刷的專利標志著無刷電動機的誕生。 1978 年 MAC 的無刷直流電機及其相應驅動器的出現(xiàn)使無刷直流電機開始真正進入實用階段。從而引發(fā)了對無刷直流電機研究的小高潮，之后研制成功方波無刷直流電機和正弦波無刷直流電機。近幾十年以來，隨著永磁新材料、集成電子技術、自動控制理論以及電子技術尤其是大功率開關器件的快速發(fā)展，使得直流無刷電機得到了長足的發(fā)展。無刷直流電機在運動控