【正文】 入信號處理模塊：引腳5處理剎車信號，平時處于高電平狀況，當按下剎車開關(guān)時，變?yōu)榈碗娖?，這時單片機輸出剎車命令，只要當引腳5恢復成高電平狀態(tài)時，在停止剎車動作；引腳1引腳1引腳17分別輸入電機的霍爾位置信號，通過這三個信號的組合確定電機此時的轉(zhuǎn)子位置，并調(diào)整輸出的換相信號。在本電路中單片機更具各個部分的工作任務不同，可以分為以下幾個模塊：1. 最小系統(tǒng)模塊：包括電源電路，范圍電路，外部時鐘震蕩帶電路，這是單片機能正常工作的前提；2. 功能模塊：包括A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字輸入信號處理模塊、驅(qū)動信號輸出模塊。本設計調(diào)速信號部分的輸入信號采用電阻式電位器控制，控制的電壓范圍是0~5V，信號從引腳2經(jīng)過阻容低通濾波后進入單片機的A/D模塊中采樣處理。在這里，當輸入由低轉(zhuǎn)高時，經(jīng)過計算，【在此鍵入公式】，而在轉(zhuǎn)速最大時單相霍爾傳感器的輸出頻率是140Hz，即其輸出的周期是7ms，符合條件要求。其安裝在電機的內(nèi)部，是一種開關(guān)型器件，并且采用的是OC門輸出的形式。也就是說電動機傳感器的永磁轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過一對磁極（N、S極）的轉(zhuǎn)角，就要產(chǎn)生出與電機邏輯分配狀態(tài)相對應的開關(guān)狀態(tài)數(shù)，以完成電動機的一個換流全過程。 霍爾位置傳感器的基本結(jié)構(gòu)和電動機本體一樣，也是由靜止部分和運動部分組成，即位置傳感器定子和位置傳感器轉(zhuǎn)子。綜上所述，但不過都在允許的范圍之內(nèi)。在正常的情況下，輸出引腳1處于高電平狀態(tài)，當出現(xiàn)過流的現(xiàn)象時，康銅電阻R45輸出的電壓增大，輸入引腳2的電壓將大于基準電壓，這時輸出引腳1將翻轉(zhuǎn)到低電平狀態(tài)，由此給單片機一個過流保護中斷，促使單片機做過流保護的相關(guān)工作。電阻R45安裝在功率驅(qū)動橋的下端與功放板地線之間，這樣通過無刷直流電機的電流最終是要經(jīng)過電阻R45接地的。 輸出電壓擺幅大(0 ) 電流檢測和過流保護電路部分電流檢測電路的實現(xiàn)在電流環(huán)的控制電路中，電流放大器通常選擇較大的增益，其好處是可以選擇一個較小的電阻來獲得足夠的檢測電壓，而檢測電阻小損耗也小。 低輸入偏流 　 電源電壓范圍寬：單電源(3—30V)； 雙電源(177。LM358特性 　 電流檢測信號和處理部分 雙運算放大器LM358芯片簡介 LM358 內(nèi)部包括有兩個獨立的、高增益、內(nèi)部頻率補償?shù)碾p運算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，而且也適合用于雙電源工作模式。 電源電壓檢測信號處理部分圖37 電壓檢測電路電源電壓檢測信號處理部分如上圖 37 所示，電壓檢測的基本實現(xiàn)方式是利用電阻的分壓原理使進入A/D轉(zhuǎn)換的電壓值能處在5V以內(nèi)，并且電壓值的變化與外部電源電壓的變化成正比，從而能很好地監(jiān)視電源電壓的變化，當電源電壓過低時給出欠壓信號，輸出截止，防止電池由于過放而損壞。 通過計算可得。該系列集成穩(wěn)壓IC型號中的78或79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓， 7805引腳圖7805有三個管腳：引腳1：電壓輸入；引腳2：接地線端；引腳3：電壓輸出。雖然是固定穩(wěn)壓電路，但使用外接元件，可獲得不同的電壓和電流。標準三端晶體管封裝。80dB紋波抑制比。LM317 特性：。但當317穩(wěn)壓塊的輸出電流小于其最小穩(wěn)定工作電流時，317穩(wěn)壓塊就不能正常工作。僅僅從公式本身看，RR2的電阻值可以隨意設定。然后采集逆變橋電流，在電機的電流沒有超出最大電流的前提下，控制模塊通過調(diào)節(jié)PWM波的占空比以達到速度調(diào)節(jié)的目的；同時，控制模塊還要采集電源電壓的信號，確保電源沒有工作在欠壓狀態(tài)。逆變橋驅(qū)動模塊在接收到智能控制系統(tǒng)所提供的換相信號以及調(diào)速信號后，通過一系列的模數(shù)轉(zhuǎn)換，使電機控制器輸出的信號轉(zhuǎn)換成相對應的控制逆變橋電路動作的驅(qū)動信號，從而以達到正確控制逆變橋電路動作的目的。 無刷直流電機控制器原理框圖如圖35所示：圖35 無刷直流電機控制器原理框圖直流電源模塊經(jīng)過一系列的變壓轉(zhuǎn)換，能輸出一系列不同的電壓值，為整機的不同模塊提供合適的電壓值和電流值，是整機的動力來源。IR2103典型的應用電路（驅(qū)動電路圖）：此外，IR2103所具備的產(chǎn)生死區(qū)時間功能如圖34所示：圖34 死區(qū)時間波形圖當HIN和LIN同時從低電平跳變到高電平時，HO和LO并不是在同一個時間往各自相反的方向跳變，而是HO的輸出波形要比LO的輸出波形窄，從而在兩個波形跳變處產(chǎn)生了時間差DT，這個時間差DT就是死區(qū)時間。在電動自行車的無刷電機控制電路中，就是利用單片機去控制三個IR2103，對于由六個功率元件構(gòu)成的三相橋式逆變器來說，采用三片IR2103三個橋臂是中小型功率變換的理想選擇。引腳7和引腳5分別是輸出逆變橋上橋臂和下橋臂的功率開關(guān)器件的驅(qū)動信號端，其輸出的電平信號范圍為10~20V，其輸出的信號受引腳2和引腳3的共同控制，具體的輸入輸出時序邏輯關(guān)系如圖33所示：圖33 IR2103輸入輸出時序邏輯關(guān)系圖IR2103芯片內(nèi)部電路框圖：IR2103工作原理非常簡單，在滿足自舉得情況下，當IR2103的2腳HIN高端邏輯輸入為高電平時，7腳HO高端驅(qū)動輸出電壓端輸出高電平，使上橋管VT1導通。 IR2103的引腳圖如圖32所示。 近年來由于MOSFET元件的性能逐漸提升，除了傳統(tǒng)上應用于諸如微處理器、微控制器等數(shù)位訊號處理的場合上，也有越來越多類比訊號處理的積體電路可以用MOSFET來實現(xiàn)。 CCP(捕捉輸入／比較輸出／PWM輸出)模塊是PICl6F72芯片的重要組成部分，它有3種工作方式：捕捉方式、輸出比較方式和脈寬調(diào)制方式。 2328：數(shù)字輸出口：是功率管的邏輯開關(guān)，單片機根據(jù)電機轉(zhuǎn)子位置傳感器的信號，由這里輸出三相交流信號控制功率MOSFET開關(guān)的導通和關(guān)閉，使電機正常運轉(zhuǎn)。21：數(shù)字輸入口：外部中斷輸入，當電流由于意外原因突然增大而不在控制范圍時，該口有低電平脈沖輸入。 18：數(shù)字輸出口：該口控制一個LED指示燈，大部分廠商都將該指示燈用作故障情況顯示，當控制器有重大故障時該指示燈閃爍不同的次數(shù)表示不同的故障類型以方便生產(chǎn)、維修。之分，這個角度實際上是這三個信號的電相位之差，120176。11：數(shù)字輸入口：功能開關(guān)1 12：數(shù)字輸入口：功能開關(guān)2 13：數(shù)字輸出口：PWM調(diào)制信號輸出腳，速度或電流由其輸出的脈沖占空比寬度控制。有的控制器還可以根據(jù)該口的電壓高低來控制起動時電流的大小，以適合不同的力度需求。6：數(shù)字量輸入口：1+1助力脈沖信號輸入口，當騎行者踏動踏板使車前行時，該口會收到齒輪傳感器發(fā)出的脈沖信號，該信號被單片機接收到后會給電機輸出一定功率以幫助騎行者更輕松地往前走。 3：模擬量輸入口：電源電壓經(jīng)分壓后的輸入口，單片機將此信號進行AD轉(zhuǎn)換后判斷電池電壓是否過低，如果低則切斷輸出以保護電池，避免電池因過放電而損壞。(8)程序存儲器版本齊全Microchip公司生產(chǎn)的產(chǎn)品是一個單片機系列，可供用戶選擇的存儲器類別較多，為產(chǎn)品的不同應用場合提供了一個全方位的選擇內(nèi)容和不同的性能檔次。 (4)指令特色 PIC系列單片機的指令系統(tǒng)具有代碼壓縮率高和尋址方式簡單等優(yōu)點。 應用特點：由于RISC處理器指令簡單、采用硬布線控制邏輯、處理能力強、速度快；運行特點： RISC芯片的工作頻率一般在400MHZ數(shù)量級。程序指令存儲和數(shù)據(jù)存儲分開，可以使指令和數(shù)據(jù)有不同的數(shù)據(jù)寬度。與兩個存儲器相對應的是系統(tǒng)的4條總線：程序的數(shù)據(jù)總線與地址總線，數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)總線與地址總線。(1)單片機種類豐富PIC單片機目前有8位系列、16位系列和32位系列。PIC系列單片機具有高，中，低3個檔次，可以滿足不同用戶開發(fā)的需求，適合在各個領(lǐng)域中的應用。 PIC單片機特點：（Peripheral Interface Controller）是一種用來開發(fā)和控制外圍設備的集成電路?！锎薪涌冢簡纹瑱C常見的串行接口有：標準UART接口、增強型UART接口、I2C總線接口、CAN總線接口、SPI接口、USB接口等。所以，根據(jù)上述原則對單片機進行選擇，選擇出最能適用于你的應用系統(tǒng)的單片機，從而保證應用系統(tǒng)有最高的可靠性、最優(yōu)的性價比、最長的使用壽命和最好的升級換代性，還有市場的推廣性。PWM模塊可用來產(chǎn)生不同頻率和占空比的脈沖信號。本論文設計的無刷直流電機控制器采用PIC16F72單片機作為控制器的主控芯片，不僅可以實現(xiàn)專用控制芯片MC33035的全部功能，而且也容易實現(xiàn)系統(tǒng)的擴展，通過硬件設計與軟件設計，實現(xiàn)多功能的電機控制。 PIC系列單片機是采用精簡指令集RISC技術(shù)、哈佛雙總線和兩級指令流水線結(jié)構(gòu)的高性能價格比的8位嵌入式控制器(Embedded Controller)。 近幾年，國外一些大公司紛紛推出較MCU性能更加優(yōu)越的DSP(數(shù)字信號處理器)芯片電機控制器，如ADI公司的ADMC3xx系列，TI公司的TMS320C2xx系列及Motorola公司的DSP56F8xx系列，都是由一個以DSP為基礎(chǔ)的內(nèi)核，配以電機控制所需的外圍功能電路，集成在單一芯片內(nèi)，使體積縮小，結(jié)構(gòu)緊湊，使用便捷，可靠性提高。 控制器是電動自行車的驅(qū)動系統(tǒng)，它是電動自行車的大腦。目前，數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)主要采用兩種控制方案：一種采用專用集成電路。在微處理器出現(xiàn)之前，控制器只能由模擬系統(tǒng)構(gòu)成。另一種是以微處理器為控制核心構(gòu)成硬件系統(tǒng)。單片機控制的無刷直流電機驅(qū)動系統(tǒng)設計無刷直流電機控制器的設計 無刷直流電機控制器的概述無刷直流電動機兼有直流電動機調(diào)整和起動性能好以及異步電動機結(jié)構(gòu)簡單無需維護的優(yōu)點，因而在高可靠性的電機調(diào)速領(lǐng)域中獲得了廣泛應用。這種方案可以降低設備投資，提高裝置的可靠性，但不夠靈活。 現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展與微處理器的發(fā)展息息相關(guān)，可以說，每一次微處理器的進步都推動了控制技術(shù)的一次飛躍。在電機轉(zhuǎn)速控制方面，絕大多數(shù)場合數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)已取代模擬調(diào)速系統(tǒng)。這種方案可以編程控制，應用范圍廣，且靈活方便[9][10]。該控制系統(tǒng)的缺點是智能性差，保護措施有限，系統(tǒng)升級空間小。它們將是未來電動自行車無刷電機控制器主控芯片的發(fā)展方向，擁有廣闊的市場前景。 第三章 無刷直流電機控制器硬件設計 單片機的選擇目前，市場上有很多的無刷電機專用控制芯片，但大部分電動自行車生產(chǎn)廠商都采用Motorola公司的MC33035無刷電機專用控制芯片，它具有無刷直流電機控制系統(tǒng)所需要的基本功能。在無刷直流電機的控制中，脈寬調(diào)制PWM ( PulseWidth Modulation)技術(shù)被廣泛應用，因此所選的單片機應該具有脈寬調(diào)制PWM模塊?！锂a(chǎn)品價格因素：這也是一個很重要的因素，在其它條件相當?shù)那闆r下，當然選擇價格低的產(chǎn)品，這樣可以提高性價比。★定時／計數(shù)器：多數(shù)單片機提供2~3個定時／計數(shù)器，有些定時／計數(shù)器還具有輸入捕獲、輸出比較和PWM(脈沖寬度調(diào)制)功能，利用這些模塊不僅可以簡化軟件設計，而且能少占用 CPU 的資源?！锲渌矫妫涸趩纹瑱C的性能上還有很多要考慮的因素，比如中斷源的數(shù)量和優(yōu)先級、工作溫度范圍、有沒有低電壓檢測功能、單片機內(nèi)部有無時鐘振蕩器、有無上電復位功能等等。PIC單片機以其獨特的硬件系統(tǒng)和指令系統(tǒng)的設計，逐漸被廣大工程設計人員接受。指令少，PIC中低檔系列單片機共有35條指令，非常有利于易記憶和掌握,指令為單字節(jié)，占用程序存儲器的空間小，而且中檔系列單片機每一條指令為14位，前6位存操作指令，后8位存操作數(shù). 大部分芯片有其兼容的FLASH程序存儲器的芯片，支持低電壓擦寫,擦寫速度快，允許多次擦寫，程序修改方便。，每個存儲器獨立編址、獨立訪問。中央處理器首先到程序指令存儲器中讀取程序指令內(nèi)容，解碼后得到數(shù)據(jù)地址，再到相應的數(shù)據(jù)存儲器中讀取數(shù)據(jù)，并進行下一步的操作。主要特點有：性能特點：①由于指令集簡化后，流水線以及常用指令均可用硬件執(zhí)行； ②采用大量的寄存器，使大部分指令操作都在寄存器之間進行，提高了處理速度； ③采用緩存—主機—外存三級存儲結(jié)構(gòu)，使取數(shù)與存數(shù)指令分開執(zhí)行，使處理器可以完成盡可能多的工作，且不因從存儲器存取信息而放慢處理速度。PIC16F72單片機指令集系統(tǒng)有35條指令，均采用單字節(jié)指令，而且除4條判斷轉(zhuǎn)移指令發(fā)生間跳外，其余的都是單周期指令，執(zhí)行的速度較高。 (7)應用平臺界面友好，開發(fā)方便它的應用平臺界面友好，開發(fā)方便，這不管是對初學者還是后續(xù)的應用開發(fā)，都提供了完善的硬件和軟件支持，包括各檔次的硬件仿真器和編程器。 PIC16F72單片機的引腳排列 圖 31 PIC16F72引腳圖各引腳應用如下： 1：MCLR復位/燒寫高壓輸入兩用口 2：模擬量輸入口：放大后的電流信號輸入口，單片機將此信號進行AD轉(zhuǎn)換后經(jīng)過運算來控制PWM的輸出，使電流不致過大而燒毀功率管?？梢允褂肁D轉(zhuǎn)換器判斷，或根據(jù)電平高低判斷，平時該腳為高電平，當有剎車信號輸入時，該腳變成低電平，單片機收到該信號后切斷給電機的供電，以減少不必要的損耗。排列的電機。 10：單片機外接振蕩器反饋輸出腳。和60176。就是相差60176。+5V電壓輸入。該功能在后面詳細講解。在眾多的電樞電壓控制方法中，脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)因