【正文】 自動(dòng)調(diào)節(jié). 在選取了必備的用戶模塊之后，需要將這些數(shù)字或者模擬模塊放置于對(duì)應(yīng)的數(shù)字和模擬陣列當(dāng)中，一一對(duì)應(yīng)，同時(shí)，也應(yīng)該設(shè)置用戶模塊的各參數(shù)以及全局資源，這對(duì)于配置PSoC可編程片上系統(tǒng)以達(dá)到可編程的目的是非常重要的。圖 調(diào)速剎車電路電路左下腳的剎車裝置有兩個(gè)端口，2號(hào)端口通過電阻的分壓接電源，1號(hào)端口接地，而這兩個(gè)端口是在正常的情況下是開路的，這時(shí)，2號(hào)端口的輸出是高電平；當(dāng)發(fā)生緊急情況，我們按下剎車手把時(shí)，兩個(gè)端口短路，這時(shí)，2號(hào)端口通過1號(hào)端口接地，其輸出就變成低電平，這樣，不斷檢測(cè)端口的PSoC芯片就可以得知該端口的變化情況，從而根據(jù)該端口的輸入是否為零，如果是的話，就立即斷開電路，使得電機(jī)停止運(yùn)作來達(dá)到剎車的目的 電源電路電動(dòng)機(jī)運(yùn)行需要蓄電池提供電壓，控制器也需要電源提供的電壓，但驅(qū)動(dòng)電路和芯片所需的電壓不需要48V，所以控制器電源電路是通過芯片7815將+48V電壓轉(zhuǎn)換成+15V的電壓，電容C3C3C34起濾波、抗干擾的作用，限流是通過R3R34實(shí)現(xiàn)的。本課題設(shè)計(jì)的調(diào)速控制是通過調(diào)節(jié)可變電阻的大小來輸出相應(yīng)的電壓值給PSOC芯片，PSOC芯片根據(jù)采集到的電壓大小調(diào)節(jié)輸出PWM占空比的變化，從而達(dá)到調(diào)節(jié)速度的目的。欠壓保護(hù)就是在電池電量不足時(shí)，及時(shí)切斷電源。過流保護(hù)電路是通過比較器LM358實(shí)現(xiàn)的，LM358中一半作放大電路，另一半作比較電路。 驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路中的主要元器件是三極管、二極管、電阻、電容、MOS管連接而成。不但如此，PSOC還可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)重新配置，即在運(yùn)行時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)不同時(shí)刻的需求，通過編程動(dòng)態(tài)地改變存儲(chǔ)在片內(nèi)閃速存儲(chǔ)器中設(shè)定的參數(shù)，重新定義系統(tǒng)所需要的功能模塊的種類和數(shù)量，動(dòng)態(tài)地完成芯片上資源的重新分配，實(shí)現(xiàn)新的外圍元器件的功能。PSOC器件內(nèi)就集成有一個(gè)硅／氧化硅工藝制造的閃速存儲(chǔ)器，以及快速微控制器（MCU）和SROM及模擬和數(shù)字的可編程陣列模塊（即PSOC模塊）。 是12 位增量型AD 轉(zhuǎn)換器的簡化原理圖。需要說明的是，在分辨率相同的情況下，Δ Σ型AD 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率要比增量型AD 轉(zhuǎn)換器更快。 ADC模塊工作原理PSoC 集成開發(fā)環(huán)境Designer 提供7 種不同類型的AD 轉(zhuǎn)換器模塊可供用戶選擇。設(shè)計(jì)人員可在不同的時(shí)間段配置同一模塊給不同的管腳，從而提高了芯片利用率。其內(nèi)部可用的模塊資源包含：4個(gè)基本類型的數(shù)字模塊和6個(gè)模擬模塊，使用基本類型數(shù)字模塊可配置：計(jì)數(shù)器（counter）；定時(shí)器（timer）；脈寬調(diào)制（PWM）等。SC 模擬PSoC塊， 最多可以有3 個(gè)輸入通道， 在大多數(shù)情況下， 輸入端都是通過可編程互聯(lián)陣列P IA 連接到其他的PSoC 塊上。圖中的橢園代表相位控制開關(guān)，他的切換頻率可以由用戶控制每一個(gè)開關(guān)有2 個(gè)輸入一個(gè)輸出。其增益值為1～16。他的輸入端來自其他的模擬PSoC 塊(CT 或SC 塊)。模擬地( 正常設(shè)為VCC2) 也可以接到V REF +(1125 V ) 或VREF ( 1125 V ) 上。一組有4 個(gè)CT (Cont inuous Time)、另一組有8 個(gè)SC(Switched Capacitor)。當(dāng)計(jì)數(shù)器減到零或計(jì)數(shù)器的值與存放于寄存器“DR2”中捕獲值相等時(shí)，計(jì)數(shù)器產(chǎn)生一個(gè)到CPU 的中斷。 PSOC內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖PSoC內(nèi)部有8個(gè)可定義的數(shù)字PSoC 塊。數(shù)字用戶模塊包括：UART，PWM，SP I接口等。芯片內(nèi)設(shè)時(shí)鐘振蕩器無需外部提供時(shí)鐘，此外器件還內(nèi)建有溫度傳感器和基準(zhǔn)參考電平電路。模擬時(shí)鐘開關(guān)連接單個(gè)數(shù)字模塊的輸出到每個(gè)功能單元的模擬時(shí)鐘。外部信號(hào)通過管腳進(jìn)入，然后通過多路開關(guān)進(jìn)入到模擬模塊，模擬模塊可以驅(qū)動(dòng)管腳輸出。 PSOC 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)PSOC 內(nèi)有一個(gè)內(nèi)核（M8C CPU CORE），所有的外圍器件包括模擬模塊和數(shù)字模塊、靜態(tài)存儲(chǔ)器、乘法器、累加器、中斷控制器、分頻器、看門狗、 休眠記時(shí)器、復(fù)位電源是通過系統(tǒng)內(nèi)部總線和PSOC內(nèi)核連在一起的。6． 硬件乘法PSOC的乘法實(shí)現(xiàn)與普通單片機(jī)的區(qū)別是它是硬件乘法而不是通過乘法指令實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)系統(tǒng)RESET后，INTMSK0，INTMASK1和CPUF的中斷使能位全部被清0。4．時(shí)鐘CY8C系列內(nèi)部提供許多時(shí)鐘，就CY8C24423有兩個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘、一個(gè)CPU時(shí)鐘、一個(gè)32K的來自內(nèi)部晶體振蕩器或外部晶體振蕩器的多路輸出時(shí)鐘。通過設(shè)置DM0、DM1控制驅(qū)動(dòng)模式的選擇，或者在硬件設(shè)計(jì)器中直接設(shè)置驅(qū)動(dòng)模式。這些寄存器是供用戶對(duì)片內(nèi)資源進(jìn)行參數(shù)設(shè)置所用的。有256B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。PSOC 的內(nèi)部資源極為豐富，分別從以下幾個(gè)方面進(jìn)行介紹：M8C 是一個(gè)高性能的8 位的哈佛結(jié)構(gòu)微處理器。設(shè)計(jì)人員可在不同的時(shí)鐘周期中使用同一芯片的不同功能，從而提高了芯片利用率。使用通信類型數(shù)字BLOCK 可配置：串行發(fā)(serialtransmitter)；串行接收(serial receiver)；SPI主端(SPI Master)；SPI 從端(SPI Slave)。此外，PSoC的可編程性縮短了開發(fā)時(shí)間，能讓產(chǎn)品更快上市。電動(dòng)自行車控制器需要三路AD分別測(cè)量手柄電壓、電動(dòng)機(jī)相線電流和電池電壓，而且這三路信號(hào)的輸入范圍相差很大，為此，在PSoC中將輸入信號(hào)經(jīng)過一個(gè)多路轉(zhuǎn)換開關(guān)和一個(gè)放大器連接AD，動(dòng)態(tài)配置多路轉(zhuǎn)換開關(guān)的輸入管腳，可以在不同時(shí)間段內(nèi)三路信號(hào)復(fù)用一個(gè)AD，而動(dòng)態(tài)配置放大器的放大倍數(shù)，可以分別調(diào)整三路信號(hào)的輸入范圍。經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)證明，電流中斷保護(hù)有效。在電動(dòng)車運(yùn)行過程中，控制器檢測(cè)蓄電池電壓，當(dāng)電壓下降到額定電壓的80%（欠壓值）時(shí)，使電動(dòng)機(jī)斷電不工作，可避免短時(shí)重載欠壓停車及臨界欠壓狀態(tài)下不正常的運(yùn)行振蕩。電動(dòng)自行車手柄給定速度與反饋速度相比較獲得的誤差信號(hào)，經(jīng)過一個(gè)PI調(diào)節(jié)器調(diào)整后得到電流環(huán)參考信號(hào)的輸入，再與測(cè)得的實(shí)際相電流信號(hào)比較，得出的誤差信號(hào)再經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器調(diào)整為PWM信號(hào)的占空比，控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。非零啟動(dòng)功能是為了防止起動(dòng)電流過大，具有該功能的自行車只有當(dāng)電動(dòng)自行車的車速大于某一速度（例如5公里/小時(shí)）后控制才起作用，以保護(hù)蓄電池，使蓄電池不在大電流放電狀態(tài)下工作；軟起動(dòng)的目的同前，使電動(dòng)自行車工作電流保持恒定，使蓄電池不在大電流放電狀態(tài)下工作；保持功能是使電動(dòng)自行車的運(yùn)行速度在手把給定的最大速度運(yùn)行，以減輕長途騎行時(shí)的疲勞，即你騎行時(shí)將車速增加到某個(gè)速度運(yùn)行時(shí)，可放開手把，自行車則維持在該速度上運(yùn)行，若要增加速度則可通過增加手把轉(zhuǎn)角，但要降低車速則必須使用剎車解除來保持狀態(tài)。這就是可編程嵌入式片上系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)重新配置能力。用戶通過使用其提供的集成開發(fā)平臺(tái)（IDE），調(diào)用這些功能模塊（Module），設(shè)定模塊時(shí)鐘輸入，配置全局變量和局部變量，設(shè)定用戶功能參數(shù)，就能完成功能模塊的配置。最近幾年，隨著電子技術(shù)及半導(dǎo)體工藝的迅猛發(fā)展，片上系統(tǒng)，特別是可配置片上系統(tǒng)，將逐漸成為微控制器的發(fā)展方向。這些外設(shè)或者功能模塊包括：ADC、可編程增益放大器、DAC、電壓比較器、電壓基準(zhǔn)、內(nèi)部溫度傳感器、UART、SPI、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、內(nèi)部震蕩器、看門狗定時(shí)器及電源監(jiān)視器等。因?yàn)楣β示w管的導(dǎo)通和截止是通過位置傳感器傳感信號(hào)來控制的，所以傳感器的位置和三相繞組位置之間必須有嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)，在電機(jī)安裝時(shí)應(yīng)加以注意。 中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子N 極位于A(a) 處，則傳感器a 元件感應(yīng)出信號(hào)，使功率晶體管V1 導(dǎo)通，A 相繞組中便有電流通過,設(shè)其方向?yàn)锳(流入) 、X(流出) ，便產(chǎn)生水平向左的定子磁場(chǎng)，與向上的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相互作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；當(dāng)N 極旋轉(zhuǎn)至B(b) 處，b 元件輸出信號(hào)使晶體管V2 導(dǎo)通而其余斷；B 相繞組通過電流，同樣產(chǎn)生逆時(shí)針方向的電磁轉(zhuǎn)矩，當(dāng)磁極旋轉(zhuǎn)至C(c) 處，其動(dòng)作過程與前兩處相同。一般采用位置傳感器來完成，由位置傳感器將轉(zhuǎn)子磁極的位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后去驅(qū)動(dòng)功率器件，控制相應(yīng)繞組電流的通、斷。無刷直流電動(dòng)機(jī)就是在保留有刷直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)良性能的基礎(chǔ)上，為去除電刷和換向器而研究開發(fā)的。在這種電動(dòng)機(jī)中定子側(cè)安裝固定主磁極和電刷，轉(zhuǎn)子側(cè)安放電樞繞組和換向器。這種電機(jī)控制簡單，在較低速時(shí)運(yùn)行可靠、調(diào)速性能和過載能力較好，但在高速運(yùn)行時(shí)，換向火花和電刷磨損會(huì)帶來一些問題。1．2 永磁無刷直流電機(jī)的發(fā)展19世紀(jì)中葉，人類發(fā)明了電動(dòng)機(jī)，一百多年來，電動(dòng)機(jī)作為重要的動(dòng)力機(jī)械，為人類社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步起到了巨大的推動(dòng)作用。亞洲城市街道擁擠，人們上下班路程較短，這種“停停走走”的交通狀況尤其適合于電動(dòng)自行車。電動(dòng)自行車，無論是從技術(shù)，還是從市場(chǎng)來講，都有比較廣闊的發(fā)展前景。與燃油車和純電動(dòng)車相比復(fù)合車既顯著降低了排放，提高了燃油效率，又能在保持高速和遠(yuǎn)程行使方面取得較大突破。直至20世紀(jì)70年代初，石油危機(jī)的爆發(fā)以及考慮到電動(dòng)42%的空氣污染由交通車輛所造成，零排放的電動(dòng)車又逐漸引起人們的關(guān)注。電動(dòng)自行車有很多的優(yōu)點(diǎn)，它不像汽車、摩托車那樣有廢氣及噪音污染，速度低、易于駕駛，一般只要會(huì)騎自行車，用不了一個(gè)小時(shí)就能掌握電動(dòng)自行車的操作，因此特別適合婦女及老人的使用。與燃油機(jī)相比，電動(dòng)車具有節(jié)能、可均衡電網(wǎng)高峰與低谷期的負(fù)荷以及可消除空氣污染和降低城市噪音，且能源廣泛（可來自火力、煤炭、石油、天然氣 、水力、風(fēng)力、地?zé)帷⒊毕?、原子能發(fā)電）等眾多優(yōu)點(diǎn)，電動(dòng)車的研究已成為世界各國的研究熱點(diǎn)之一。無刷直流電動(dòng)機(jī)智能控制器基于PSOC片上系統(tǒng)。PSOC由基本的CPU內(nèi)核和預(yù)設(shè)外圍部件組成，就是在一個(gè)專有MCU內(nèi)核周圍集成PSOC塊，利用芯片內(nèi)部可編程互列陣列，可以有效地配置芯片上的模擬和數(shù)字電路資源，達(dá)到可編程片上系統(tǒng)的目的。由于燃油車輛產(chǎn)生大量的廢氣和噪聲污染，因而被零污染、高效率和寧靜的新型電動(dòng)車代替已成為一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。到了最近，電源問題得到較好的解決，于是電動(dòng)自行車就得到了迅速的發(fā)展。相比之下，速度較慢、價(jià)格較高，因而逐漸退出市場(chǎng)，其后電動(dòng)車的研究一度處于低潮。90年代起，復(fù)合型電動(dòng)車——蓄電池系統(tǒng)和燃油系統(tǒng)相互配合使用的電動(dòng)車，這種車由電動(dòng)機(jī)和汽油發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)。國內(nèi)的電動(dòng)車發(fā)展也很迅速，20世紀(jì)90年代初，國家計(jì)委、國家科委就曾為此專門立項(xiàng)，中國電工技術(shù)學(xué)會(huì)電動(dòng)車輛研究會(huì)早在1987年就已成立，電動(dòng)汽車項(xiàng)目科技部已列入“九五”國家重大科技產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目，各個(gè)研究課題已全面起動(dòng)，并己取得階段性成果。再次：電動(dòng)自行車對(duì)路況要求較低。前景非常樂觀。早期的電動(dòng)自行車采用較多的是有刷直流電動(dòng)機(jī)。一般所說的直流電動(dòng)機(jī)是指具有