【正文】 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目 : 基于單片機(jī)的電動自行車設(shè)計(jì) 姓 名 : 樊小鳳 學(xué) 號 ： 202222060204 專 業(yè) : 自動化 指導(dǎo)教師 : 閻學(xué)文 職 稱 : 教授 日 期 : 2022年 6 月 華科學(xué)院 樊小鳳：基于單片機(jī)的電動自行車設(shè)計(jì) 1 摘 要 單片機(jī)控制的永磁無刷直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)適用于電動自行車等小功率的工作情況 ,并能將多余的電能回潰。該系統(tǒng)具有調(diào)速性能好、功率因數(shù)高、節(jié)能、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。本文從系統(tǒng)要求分析入手，將整個系統(tǒng)分成五個部分，分析和討論了各個部分的電路原理、控制策略、實(shí)現(xiàn)方法。詳細(xì)討論了系統(tǒng)的各種工況及信號的傳遞情況，并得到了系統(tǒng)各個部分在不同工況的工作狀態(tài)。 系統(tǒng)各部分的控制電路基于 LPC933單片機(jī) 。根據(jù)永磁無刷直流電動機(jī)的特性實(shí)施脈寬 PWM 控制，并通過轉(zhuǎn)速傳感器測量轉(zhuǎn)速通過八段數(shù)碼管動態(tài)顯示轉(zhuǎn)速，通過軟硬件的配合，實(shí)現(xiàn)了整個系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。 關(guān)鍵詞 ： 單片機(jī) PWM 無刷直流電動機(jī) 八段數(shù)碼管動態(tài)顯示 Abstract The of the single a machine control has no to brush the direct current motive adjusts soon the system is applicable to the work circumstance that electricity move small power in etc. in bicycle. Combining can return the superfluous electric power This system possesses the advantage of good experimental characteristic, high power factor ,energysaving ,small volume、 paper debates the circuit principle, control method and realization method of into four parts. At the same time, the work condition of every part and the energy transmission direction are discussed .The control circuits of the system are based on LPC933 control chip microcontroller .The system by cooperating the hardware and software harmoniously, according to the feature of the experimental motor. Keywords: the single a machine PWM brushless dc motor eight figureses tube development manifestation 太原科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 樊小鳳：基于單片機(jī)的電動自行車設(shè)計(jì) I 目 錄 第 1章 引言 ............................................................ 1 ................................................. 1 “綠色交通工具”的發(fā)展?fàn)顩r ...................................... 1 ....................................... 2 第 2章 系統(tǒng)功能需求分析 ................................................ 4 ....................................................... 4 ............................................. 4 ....................................................... 5 ................................................. 5 ................................................. 6 ................................................. 6 ................................................. 6 ................................................. 6 ....................................... 7 第 3章 硬件電路設(shè)計(jì) .................................................... 8 ....................................................... 8 ............................................. 8 78LS05 ....................................... 9 ...................................................... 10 ............................................ 10 .................................................. 11 ...................................................... 14 ............................................ 14 .......................................... 15 調(diào)速原理 ............................................. 18 ...................................................... 20 ............................................ 20 .............................................. 21 ...................................................... 23 太原科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II ............................................ 23 LED 數(shù)碼顯示器 ...................................... 24 第 4章 軟件設(shè)計(jì) ...................................................... 27 .................................................... 27 .............................................. 27 ............................................ 28 第 5章 設(shè)計(jì)小結(jié) ...................................................... 29 參考文獻(xiàn) ............................................................. 30 致 謝 ................................................................ 31 附錄 1 ................................................................ 32 附錄 2 ................................................. 錯誤 !未定義書簽。 樊小鳳：基于單片機(jī)的電動自行車設(shè)計(jì) 1 第 1 章 引言 能源與環(huán)境問題 二十一世紀(jì)是“綠色環(huán)保”的世紀(jì)，環(huán)境保護(hù)和能源節(jié)約問題成為新世紀(jì)最為突出的兩大主題。隨著工業(yè)的發(fā)展，城市汽車數(shù)量急劇上升，石油資源嚴(yán)重缺乏。研究表明，目前世界石油蘊(yùn)藏量按照現(xiàn)在的清耗速度僅可供使用 50到 70年。而石油與國家安全密切相關(guān)，該問題己引起各國的極大重視。 再從環(huán)境角度講，石油燃燒造成的大氣污染曰益嚴(yán)重。在世界環(huán)境污染最為嚴(yán)重的十大城市中，我國就占了 7個，形勢嚴(yán)峻可見一般。汽車排出的 CO、 HC和微塵顆粒等，會對人類的 身體健康造成危害；另外汽車排出的二氧化碳雖然對人體健康無害，但它造成的溫室效應(yīng)破壞大自然的生態(tài)平衡，對大氣造成嚴(yán)重影響。 因此，這兩大問題成為了“綠色交通工具”研究開發(fā)和推廣應(yīng)用的積極因素。 “綠色交通工具”的發(fā)展?fàn)顩r 1881年 8月在巴黎舉行的國際電氣展覽會上，法國特魯夫展出了世界上第一輛電動交通工具 — 電動三輪車。這是世界電動車史的開端，也是機(jī)動車輛史上具有劃時代意義的一件大事。而此時，燃油汽車還尚未“出世”，它是在二十世紀(jì)初才出現(xiàn)的。但是當(dāng)時由于電動機(jī)、電池等關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展還很不理想，而且電動車速 度慢、價格高，這一切限制了電動車推廣的步伐，所以它只在貴族階層中作為玩物流行了一段時間便被隨后出現(xiàn)的相對便宜且有速度優(yōu)勢的燃油汽車所取代。到了 1933年，電動車的數(shù)量已經(jīng)將近為零。 在隨后的幾十年間，電動車輛一直處于發(fā)展的低谷，而燃油車輛卻發(fā)展迅猛，幾乎占有了所有市場。于是，托著常常尾巴的機(jī)動車開始橫行于世，為今天的能源危機(jī)和環(huán)境污染問題埋下了隱患。而人們直到七、八十年代才開始關(guān)注這兩大問題，才把零污染零排放的電動車輛從新推到了前臺。 國外的科研機(jī)構(gòu)早在 20世紀(jì) 60年代就開始了新一輪的電動車研究與開發(fā)，到現(xiàn)在電動車大致經(jīng)歷了三各階段： 90年代前，電動車的設(shè)計(jì)主流是單獨(dú)采用蓄電池供電，發(fā)展了高功率密度的新型蓄電池及其充電技術(shù)； 90年代起人們開始注意到僅僅使用蓄電池，電動車在近期內(nèi)還難于傳統(tǒng)汽車匹敵，從而混合動力車的研究得到了太原科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 很大的重視。蓄電池與燃油系統(tǒng)的相互配合使用，可以大大減小車輛在市區(qū)的廢氣排放和污染，在長途運(yùn)行時可使用燃油系統(tǒng)，但它只是電動車發(fā)展過程中的過渡產(chǎn)品： 1994年 Daimler Chrysle公司推出了采用燃料電池的電動車。它是通過氫氧化合反應(yīng)得到電能，而副產(chǎn)物僅為純凈水 (或水和少量的二氧化碳 )。盡管燃料電池汽車技術(shù)性能目前已經(jīng)能和內(nèi)燃機(jī)汽車相媲美，但近期內(nèi)由于價格太高，還難與內(nèi)燃機(jī)汽車競爭。從 70年代起，我國電動車輛的研究開發(fā)便一直在進(jìn)行之中，到 1993年，已被確定為國家十大重點(diǎn)科技工程，并制定了電動汽車的發(fā)展目標(biāo)。而與汽車相比，靈活方便的中短途個人交通工具，如自行車、助動車和摩托車等，在全球依然占據(jù)絕大多數(shù)。全世界每天在騎的自行車約為 10億輛，每年有 l億輛新自行車進(jìn)入市場。實(shí)際上，全球的電動車輛工業(yè)領(lǐng)域中發(fā)展最快的也是電動自行車、電動助動車和電動摩托車等一類小型電動車輛。 在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家，一般 家庭除了必備汽車之外，通常還希望配備多輛小型交通工具，供短途交通或休閑娛樂用，這對沒有駕駛執(zhí)照的老人和未成年人尤其具有吸引力。亞洲城市，一般人口眾多，交通擁擠，自行車一直是大多數(shù)居民的主要交通工具。但隨著城市規(guī)模與人們?nèi)粘；顒臃秶臄U(kuò)大，騎車就較辛苦，特別是遇到惡劣的天氣或路況時，就更加費(fèi)勁。而目前普通居民的購買力有限，小轎車普遍進(jìn)入家庭還不太可能，況且燃油、環(huán)境和場地等多方因素都制約著汽車不可能成為大眾化的代步工具；燃油摩托車曾一度成為許多城市比較普及的交通工具，但由于交通安全和環(huán)境保護(hù)等因素的影響，近年 來在許多大中城市已經(jīng)采取了限制措施。而電動自行車具有摩托車與自行車的綜合優(yōu)勢：輕便、無污染、低噪音且價格較為低廉，它無疑將最有希望首先替代傳統(tǒng)的交通工具，成為私人交通工具的重要組成部分。這是一個極其巨大的市場，尤其在人口居各大洲首位的亞洲。 我國對電動自行車的研究起步于 20世紀(jì) 80年代初期，經(jīng)歷了幾次起落，目前在國內(nèi)大中城市的應(yīng)用和推廣已可見端倪。但是有部分相關(guān)技術(shù)水平還存在一定問題，市場的孕育還未完全進(jìn)入良性循環(huán)，有待進(jìn)一步改善。 電動自行車的發(fā)展前景展望 由于電動自行車自身所具有的優(yōu)點(diǎn)和近幾年來行 業(yè)內(nèi)技術(shù)的不斷進(jìn)步，決定了其將會有較為廣闊的市場前景，尤其在中國這個人口大國，更是有它的用武