【正文】 子程序，顯示 EEE N 返回 調(diào)用延時子程序 調(diào)用子程序 1 石家莊鐵道學院畢業(yè)設計 27 圖 34(c) 子程序 2的 程序流程圖 ⑥ A=01H？ Y N 調(diào)用顯示程序，第一位 A,第二位B,第三位 C,第四位 b,第五位 c,第六位 a A=02H？ Y N 調(diào)用顯示程序，第一位 A,第二位 B,第三位 C,第四位b,第五位 a,第六位 c 調(diào)用顯示程序，顯示 EEE 返回 ④ 輸出 02H，調(diào)用延時子程序 A=00H？ 調(diào)顯示程序，第一位 A,第二位 B,第三位 C,第四位 a,第五位 b,第六位 c 返回 Y N A=02H？ Y 調(diào)用顯示程序，第一位 A,第二位 B,第三位 C,第四位 a,第五位 c,第六位 b N 調(diào)用顯示程序，顯示 EEE 返回 調(diào)用子程序 1 石家莊鐵道學院畢業(yè)設計 28 圖 34(d) 子程序 2的程序流程圖 ⑤ 輸出 02H，調(diào)用延時子程序 A=01H？ Y N 輸出 01H，調(diào)用延時子程序 A=00H？ Y 調(diào)用顯示程序，第一位A,第三位 B,第二位 C,第四位 c,第五位 b,第 六位a N A=02H？ Y 調(diào)用顯示程序，第一位A,第二位 B,第三位 C,第四位 c,第五位 b,第 六位a N 調(diào)用顯示程序，顯示EEE 返回 A=01H？ Y 調(diào)用顯示程序，第一位A,第三位 B,第二位 C,第四位 c,第五位 a,第 六位b N A=02H？ N 調(diào)用顯示程序，顯示EEE Y 調(diào)用顯示程序，第一位A,第二位 B,第三位 C,第四位 c,第五位 a,第 六位b 調(diào)用子程序 1 調(diào)用子程序 1 石家莊鐵道學院畢業(yè)設計 29 圖 34(e) 子程序 2的程序流程圖 子程序 3 的程序流程圖如下圖 35 所示。 開始 初始化 A=04H？ Y A=02H? N Y A=01H? N Y N 調(diào)用顯示子程序。由于 60 度電機控制器相序的特殊性 (在霍爾均為低電平時，總有 A 相為高電平 )，首先判斷輸入信號是否為 100，若是，則跳轉(zhuǎn)至子程序 2 進行進一步的判斷；若不是，則判斷輸入信號是否為 010，若是，則跳轉(zhuǎn)至子程序 3 進行進一步的判斷；若不是，則判斷輸入判斷是否有信號輸入 Y N A=00H？ 調(diào)用顯示子程序，顯示 120 Y N 調(diào)用顯示子程序，顯示 60 返回 存入寄存器 A 開始 石家莊鐵道學院畢業(yè)設計 24 信號是否為 001，若是，則跳轉(zhuǎn) 至子程序 4 進行進一步的判斷；若不是，則報告錯誤，顯示 EEE。假如檢測到 R1 等于 00H 時，輸入信號依然不符合，則系統(tǒng)報錯 (數(shù)碼管顯示 EEE)， 流程圖如圖 32 所示。 系統(tǒng)主程序 為了 檢測控制器角度 、 判斷霍爾控制線相序、判斷控制器三相電源相序 和控制器故障，設計中需要對軟件進行相應的程序編寫，其中整個判斷過程的主程序流程圖如下圖 31 所示。它與原電源電壓疊加后加在輸出晶體管的 (c)(e)間，使 (c)(e)之間可能被擊穿。 石家莊鐵道學院畢業(yè)設計 19 繼電器的驅(qū)動電路 在設計電路中，由于單片機和光耦隔離電路都不可以直接驅(qū)動繼電器動作，而 且在我設計的硬件電路圖中所用的繼電器個數(shù)較少，所以我選擇直接用三極管驅(qū)動繼電器 [12]。 (5)繼電器線圈規(guī)格的選 擇 線圈電流種類和額定電壓值，或線圈的電壓種類和額定電流值，應與控制電路及工作環(huán)境相一致。一個額定工作電流為 2A的繼電器，不一定能承受同樣大小非電阻性電流。額定工作電壓和額定工作電流二者之間共同表 征繼電器觸頭所能切換電路的能力 [11]。 (2)型號規(guī)格的選擇 首先應選擇繼電器的額定工作電壓 Ue 和額定工作電流 Ie。 (1)類型的選擇 ①使用類別的選擇 首先弄清楚被控負載的情況，如負載的性質(zhì) (阻性、感性或容性等 )、負載的輕重、負載的額定工作頻率、被控電壓的高低以及是直流還是交流。不同繼電器的靈敏度不同，但總希望繼電器在很小驅(qū)動電壓 (電流 )下就可以工作，當然要保證可靠穩(wěn)定。 這主要是： (1)工作可靠。因此取 C7 = 1800μF。再經(jīng)過穩(wěn)壓塊進行穩(wěn)壓， 每一個穩(wěn)壓塊都至少吸收 4V的電壓。 圖 210 穩(wěn)壓電源電路 將交流電網(wǎng) 220V的電壓輸送到變壓器，并且對變壓器的變比進行選擇，為了達到設計要求，我選擇的是原、副線圈比為 220： 15的變壓器，將交流 220V的電壓變成交流 15V的電壓。 石家莊鐵道學院畢業(yè)設計 16 電源電路的設計 本設計中， AT89C51單片機需要 5V的穩(wěn)壓電源，而繼電器不能和單片機共用一個穩(wěn)壓電源，這是因為繼電器在斷開時會產(chǎn)生一個比較大的沖擊電壓，從而會影響到穩(wěn)壓電源的輸出，可能會燒毀單片機，所以選擇 12V的繼電器，就需要一個單獨的 12V穩(wěn)壓電源。輸入電路圖如下圖 29 所示。 在本設計中，從無刷電機控制器中引出的 3 根線是控制器要輸出給無刷電機的電源 A、 B、 C 相，但是相序未知。如果采用硬件控制，則電路復雜。取 IF=4mA， 74LS164 輸出低電平為 Vol=。 6片 74LS164串級擴展為 6個 8位并行輸出口 ,分別連接到 6個 LED顯示器的段選端作靜態(tài)顯示。 石家莊鐵道學院畢業(yè)設計 14 圖 28 靜態(tài)顯示電路圖 該電路只使用 AT89C51的 2個端口，配接 6片串入并出移位寄存器 74LS164。其中 74LS164 的 A、 B(第 2 腳 )為串行數(shù)據(jù)輸入端， 2 個引腳按邏輯與運算規(guī)律輸入 信號，一個輸入信號時可并接。 CPU 將數(shù)據(jù)寫入發(fā)送寄存器時，立即啟動發(fā)送，將 8 位數(shù)據(jù)以 fos/12 的固定波特率從 RXD 輸出，低位在前，高位在后。 本設計采用串行數(shù)據(jù)傳送方式。 并行數(shù)據(jù)傳送的特點是：多個數(shù)據(jù)位可以同時傳送，因此數(shù)據(jù)的傳送速度快、效率高，但并行數(shù)據(jù)傳送有多少位就需要多少根線，所以傳送成本高。況且本設計使用于無刷電機控制器的相序檢測的，具有非常強的實用性，所以從設計的實用性、可靠性、快速性以及成本問題等方面的考慮，采用靜態(tài)顯示是符合系統(tǒng)的功能要求和成本的經(jīng)濟性要求的。顯示數(shù)位比較少時，采用這種顯示方式是合適的。 在單片機系統(tǒng)中，常用的顯示方法有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種。 LED 顯示器是由發(fā)光二極管顯示子段組成的顯示器件，是單片機應用系統(tǒng)中常用的輸出設備。 (2) 發(fā)光響應時間極短 ( s)，高頻特性好，單色性好，亮度高。 石家莊鐵道學院畢業(yè)設計 12 外部時鐘方式是利用外部振蕩信號直接接入 XTAL1 或 XTAL2，由于 HMOS 和CHMOS 單片機內(nèi)部時鐘進入的引腳不同，其外部振蕩信號源接入的方式也不同。電容 C1 和 C2 的取值對振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小及振蕩電路的起振速度有一定的影響。最常用的內(nèi)部時鐘方式是采用外接晶體和電容組成并聯(lián)諧振回路，所有的單片機并聯(lián)諧振回路參數(shù)相同。設計中采用的晶體頻率為 12MHz，根據(jù)經(jīng)驗，可以選擇 C=10μF，R=? 。復位操作 不影響片內(nèi) RAM 的內(nèi)容 [3]。 單片機的復位都是靠外部電路實現(xiàn)的，單片機有一個復位引腳 RST，高電平有效。 ③顯示電路：根據(jù) I/O 口資源可利用串行口來設計顯示電路。 為此，可采用霍爾元件作磁敏傳感器檢出轉(zhuǎn)子位置，用這位置信號來控制控制器輸出電源相序的變化。 石家莊鐵道學院畢業(yè)設計 9 霍爾位置傳感器元件較小，一般放置在各相帶繞組的中間位置，可以 60176。 霍爾元件是基于霍爾效應原理，用半導體材料制成的。因此，可通過在電流檢測輸入處串聯(lián)一個 RC 濾波器來抑制尖峰。其輸出能驅(qū)動三角型連接或星型連接的定子，如果使用分離電源 , 也能驅(qū)動中線接地的 Y 型連接。 MC33035 中的誤差放大器、振蕩器、脈沖寬度調(diào)制、電流限制電路、片內(nèi)電壓參考、欠壓鎖定電路、驅(qū)動輸出電路以及熱關(guān)斷等電路的工作原理及操作方法與其它同類芯片的方法基本類似。 MC33035 直流無刷電機控制器的正向 /反向輸出可通過翻轉(zhuǎn)定子繞組上的電壓來改變電機轉(zhuǎn)向。的傳感器相位電機。選擇可使 MC33035 很方便地控制具有 60176。此外，該電路還內(nèi)含上拉電阻，其輸入與門限典型值為 的 TTL 電平兼容。此外 ， MC33035 還有欠壓鎖定功能，同時帶有可選時間延遲鎖存關(guān)斷模式的逐周限流特性以及內(nèi)部熱關(guān)斷等特性。 石家莊鐵道學院畢業(yè)設計 6 第 2 章 設計方案 無刷電機控制器的工作原理 目前無刷電機控制器采用的核心芯片一般選擇美國安森美公司的 MC33033 或MC33035，或者選擇德州儀器公司的 TMS320C240。單片機對進入它的信號進行判斷檢測，將檢測結(jié)果輸出到顯示電路 (顯示電路的顯示主要顯示控制器的相序、三個霍耳元件是否工作正常、顯示霍耳分別對應的相序線、控制器的角度 )最后通過單片機軟件編程控制輸出信號到光電隔離電路，再經(jīng)過三極管驅(qū)動繼電器動作，從而決定霍爾元件是否接地。這些問題擺在設計 人員的眼前，而且只從更改硬件電路方面是不能解決這些問題的。純硬件簡單、造價低；軟件型造 價 高，但功能齊全，可靠性更高 。 當今， 控制器按照與之 相配的電機不同可分為 ： 有刷控制器和無刷控制器兩類 。 (4)由于電動車電氣系統(tǒng)信號的傳輸是用連接線束來完成的，出于提高電動車整車的可靠性和提高控制器本身的可靠性出發(fā)，對電動車連接線束與接插件的要求是：可靠 、 防水 、 防塵 、 抗震 、抗 氧化 、 防磨損。 (2)對于控制器的內(nèi)部電源，為了防止控制器內(nèi)部或外部短路對電源的損壞，同時也是出于對電源自身的保護，可以把電源設計成獨立供電方式，這樣既可以防止局部電路 (轉(zhuǎn)把，閘把、電機傳感器等 )發(fā)生短路而燒壞控制器，又可以防止電源電壓異常升高而擊穿外部器件。 提高控制器的可靠性的方案：了解電動車控制系統(tǒng)可能發(fā)生故障點以后，有針對性的可靠性設計就有了目標。 石家莊鐵道學院畢業(yè)設計 3 針 對以上失效形式的起因分析如下： (1)功率器件的損壞，一般有以下幾種可能：電機損壞引起的；功率器件本身的質(zhì)量差或選用等級不夠引起的；器件安裝或振動松動引起的；電機過載引起的；功率器件驅(qū)動電路損壞或參數(shù)設計不合理引起的。運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性除與電機機械和裝配質(zhì)量有一定的關(guān)系外， 還與控制器、電機間的匹配及采用的控制技術(shù)有密切的關(guān)系。 研究對象的技術(shù)指標 電動自行車 作為一種新型的代步工具 ，影響其質(zhì)量的最主要的部件是電機和控制器，當電機確定后，控制器的質(zhì)量就決定了電動自行車的運行好壞。 松正就用的是一次性燒錄的芯片，義隆是很早就想介入無刷控制器領(lǐng)域的，他最早的 EM78P418/419 就針對電控來做的，但由于抗干擾能力存在質(zhì)疑，所以推廣 度一直不高 。 AVR 的芯片資源是最適合做無刷控制器的 ， 6 路相位修正型 PWM 完全可以不依賴外圍電路來處理邏輯驅(qū)動的關(guān)系，目前最成功的數(shù)無錫方振電子，他們 省掉了放大器， 采用開關(guān)電路，功耗方面有點大，但穩(wěn)定性方面很多客戶還是認可，電流處理方面，采用芯片內(nèi)部 AD 參考電壓 ，可以說是完全單芯片的控制方案 。 (4)NEC 方案：日本的 控制方案 ， 價格相對 便宜，符合大多數(shù)開發(fā)商的利益 。 PIC 品牌 使 它當初在市場 上具有 不可動搖的地位，從而市場上破解版本很多，最初推出時性能并不穩(wěn)定，后經(jīng) 過 晶匯改進，軟件技術(shù)幾乎做到了極致， 后來 晶匯推出的 CYPRESS 在軟件 基本 上 都是 建立在此基礎(chǔ)上 的 。 因而 與之相配的無刷控制器技術(shù)含量更高 ， 更換無刷 電機 控制器將變得異常簡單 。這個電動車檢測系統(tǒng)主要是為了方便維修人員檢修電動車，同時也適用于對電動車以及無刷電機控制器的工作原理還不太了解的客戶，使其能夠清晰的了解到電動車無刷電機控制器的工作性能并及時更換工作性能較差的器件。 指導教師簽字 時 間 年 月 日 無刷電機控制器的相序檢測系統(tǒng)設計 摘 要 無刷電機控制器的相序檢測系統(tǒng)采用 AT89C51單片機作為主控制單元，用來檢測美國安森美公司的 MC33035控制器的工作情況以及霍爾器件的工作性能。或 120176。本設計是 以 AT89C51 單片機為核心的無刷電機控制器相序檢測系統(tǒng)，達到軟件檢測的目的。 因此隨著電動車市場趨向成熟，無刷電機電動車逐漸占據(jù)了約 80%以上的市場份額。無刷電機控制器的相序檢測系統(tǒng)設計 畢業(yè)設計成績單 學生姓名 學號 班級 電04012 班 專業(yè) 電氣工程及其自動化 畢業(yè)設計題目 無刷電機控制器的相序檢測系統(tǒng)設計 指導教師姓名 指導教師職稱 教 授 評 定 成 績 指導教師 得分 評閱人 得分 答辯小組組長 得分 成績：