【正文】 換向器和電刷的直流電動機(jī)。b、換向火花形成電磁干擾。為實現(xiàn)這一點，就需要確認(rèn)磁極與繞組之間的相對位置信息。如圖一所示，在電動機(jī)裝配過程中,首先調(diào)整好位置傳感器的三個信號元件（a 、b、c）與電機(jī)定子三相繞組（AX ，BY，CZ）之間的相對位置，使得轉(zhuǎn)子磁場轉(zhuǎn)到定子某相繞組下時，該相繞組才導(dǎo)通，以保證轉(zhuǎn)子磁極下的繞組導(dǎo)體電流方向始終保持一致。電角度,因此三相繞組輪流通電時間也因每相120176。塞撲拉絲公司生產(chǎn)的片內(nèi)系統(tǒng)可編程微處理器CY8C25XXX/26XXX系列單片機(jī)作為嵌入式，集成了構(gòu)成一個單片機(jī)數(shù)據(jù)采集或控制系統(tǒng)所需要的幾乎所有的模擬和數(shù)字外設(shè)及其他功能部件。PSOC 是賽普拉斯微系統(tǒng)公司開發(fā)的可編程片上系統(tǒng)。并把這些功能模塊存儲在器件庫中。并且，由于設(shè)定的參數(shù)是存儲在片內(nèi)Flash 中，因此，無論是在設(shè)計之初，還是在產(chǎn)品應(yīng)用現(xiàn)場，工程師均可通過軟件重新配置數(shù)字和模擬Block 參數(shù)，從而增加了刪除功能模塊，定義輸入了輸出引腳，完成硬件升級。（5）其它功能：為提高使用性能，電動自行車常附帶有一些其它功能。在本系統(tǒng)中，速度反饋信號來自轉(zhuǎn)子位置信號的間接測量，即在PSoC中通過定時器將霍爾脈沖的頻率測出，間接得到電動機(jī)轉(zhuǎn)速。 電動自行車智能控制器系統(tǒng)框圖控制器針對電動自行車和鉛酸蓄電池的使用要求，提供欠壓保護(hù)、電流保護(hù)和堵轉(zhuǎn)保護(hù)等多種措施。為避免外部干擾引起中斷的誤觸發(fā)，將中斷設(shè)置為電平觸發(fā)方式，并在中斷程序中檢測電平狀態(tài)。此外，控制器還具備巡航功能，當(dāng)檢測到手柄固定在某一位置超過一段時間，松開手柄，電動車會保持原來的速度運行。PSoC的集成化結(jié)構(gòu)減少了設(shè)計方案中所需的模擬和數(shù)字元件的數(shù)量，節(jié)省了成本。PSOC器件集成有模擬和數(shù)字邏輯電路可編程模塊、一個快速8位MCU 16KB閃存、256字節(jié)SRAM以及乘法器/累加器、8根獨立的輸入和輸出總線，其內(nèi)部可用的BLOCK資源包含：4個基本類型和4個通信類型的數(shù)字BLOCK，使用基本類型數(shù)字BLOCK可配置：計數(shù)器(counter)；定時器(timer)；脈寬調(diào)制(PWM)；循環(huán)冗余碼校驗(CRC)。所有PSOC 器件都是可動態(tài)重配置的，使設(shè)計人員能動態(tài)地設(shè)計并實現(xiàn)新的系統(tǒng)功能。其可在消費類、工業(yè)、辦公自動化、電信和汽車領(lǐng)域應(yīng)用中實現(xiàn)大量嵌入式控制功能。2．存儲器和寄存器CY8C系列有4KB16KB的程序存儲器，并且可以擦除和改寫的閃存。注意BANK0和BANK1的保留的地址是不能使用的。I/O的驅(qū)動模式有大電流、高阻態(tài)、高電平、低電平。通過設(shè)定這些寄存器的值從而實現(xiàn)所要的功能。每個中斷都有獨立使能位，他們在INTMSK0（the General Interrupt Mask Register）和INTMSK1（the Digital PSOC Block Interrupt Mask Register）,有一個通用中斷使能位在CPUF，能使所有中斷失效。GlobalPortI/OInterrupt為產(chǎn)生GPIO中斷，應(yīng)采取如下步驟：（1）管腳驅(qū)動模式必須被選擇以便該管腳有輸入量；（2）設(shè)置PRTXIE（the PortInterruptEnableRegital）的合適位使得管腳能產(chǎn)生中斷；（3）中斷邊沿觸發(fā)類型必須在PRTXIC0和PRTXIC1中被設(shè)置，而不能是缺省值00；（4）GPIO 位在INTMSK0必須被置位；（5）中斷使能位在（CPUF）要被置位；（6）因為GPIO 中斷都共享同一個中斷向量，所以在一個GPIO中斷產(chǎn)生前其他的中斷源要清除。用它可以實現(xiàn)32位乘法。數(shù)字模塊的時鐘信號可以提供給模擬模塊。模擬模塊和數(shù)字模塊是通過模擬時鐘開關(guān)連接的。FLA SH 和SRAM 以及8 位CPU 構(gòu)成基本的微處理器系統(tǒng)。模擬用戶模塊包括: ADC，DAC，濾波器、放大器等。除此之外，芯片內(nèi)還集成有乘法和累加器單元以支持DSP算法功能，以及數(shù)字濾波器專用的采樣電路模塊。寄存器“DR0”定義為減法計數(shù)器，寄存器“DR1”用于存放計數(shù)器的預(yù)設(shè)值。 數(shù)字PSOC塊構(gòu)成的中斷定時器PSoC 內(nèi)部有12個可定義的模擬PSoC 塊, 分為兩組。運放的輸入端可以連接到GP IO 的輸入管腳上，也可以接到器件內(nèi)其他模擬PSoC塊上。 模擬PSoC 塊構(gòu)成的反相放大器。這里有2 個CT 塊組成一個完整的差分放大器，他的輸入端接到器件的GP IO 管腳上。同樣，他的塊的核心也是一個運算放大器， 運放的周圍有4個電容，將各個電容按需要并聯(lián)起來作為一個電容，可以改變他的電容量， %。例如，圖中運放的反向輸入端和輸出端之間的相位控制開關(guān)在相位1 時將兩端短路， 在相位2 時， 兩端開路(開關(guān)切換到上面的輸入端, 而該輸入端懸置開路)。內(nèi)部集成有模擬和數(shù)字邏輯電路可編程模塊、一個快速8位MCU、4kB閃存、256字節(jié)SRAM、8根獨立的輸入和輸出總線。所有PSoC器件都是可動態(tài)重配置的，使設(shè)計人員能動態(tài)地設(shè)計并實現(xiàn)新的系統(tǒng)功能。以下具體芯片封裝及管腳描述。從表1 中可以看到，這些轉(zhuǎn)換模塊的最大轉(zhuǎn)換速率與分辨率的大小成反比。DELSIG8 和DELSIG11 可以分別選擇一個或兩個SC 模擬模塊，選擇兩個SC 模擬模塊比選擇一個具有更高的信噪比PSoC 中的ADC 模塊從AD 轉(zhuǎn)換的原理上可分為兩種類型：增量型AD 轉(zhuǎn)換器和Δ Σ型AD 轉(zhuǎn)換器。其獨特的性能使其廣泛地運用各個領(lǐng)域，包括嵌入式系統(tǒng)。當(dāng)PSOC芯片工作時，芯片根據(jù)已配置的數(shù)字和模擬PSOC BLOCK參數(shù)，完成對寄存器空間設(shè)定，配置系統(tǒng)硬件；根據(jù)不同的系統(tǒng)需求，設(shè)計人員可以改變數(shù)字和模擬PSOC　BLOCK參數(shù)的配置，實現(xiàn)多種特定配置的MCU外圍元器件的功能。以下給出以PSOC芯片為核心的電動自行車智能控制器，包括驅(qū)動電路、過流保護(hù)、欠壓保護(hù)、剎車、調(diào)速各單元實現(xiàn)方案。 過流保護(hù)電路過流保護(hù)電路的功能是保證電路中的電流不過超過一定的值，從而保證電路中的原器件不會因為電流過大而導(dǎo)致燒毀。 欠壓保護(hù)電路當(dāng)電源電池的電量不足時，其輸出電壓將降低，這樣電池的損耗非常大。R28100KR210KC7104+48VOLR310k 欠壓保護(hù)電路 調(diào)速剎車電路 （1）調(diào)速電路 電動自行車調(diào)速是無極調(diào)速，通過旋轉(zhuǎn)電動車的手把來調(diào)節(jié)開車的速度。這時單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)處于等待狀態(tài)，剎車信號消失后, 系統(tǒng)恢復(fù)當(dāng)時所需的PWM脈寬。具體模塊在前面已有介紹，這里不再贅述。 用戶模塊 全局資源配置要對全局資源進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置。 電動自行車中的電機(jī)均采用永磁電機(jī)，因此改變電機(jī)勵磁電流的方法無法應(yīng)用在電動自行車電機(jī)調(diào)速中。采用脈沖寬度調(diào)制方法實現(xiàn)調(diào)速的原是，PSOC芯片根據(jù)輸入的速度給定信號控制輸出脈沖的脈寬。本控制器對系統(tǒng)主回路過流保護(hù)采用了軟、硬件結(jié)合的雙重保護(hù)方案, 極大地提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。 這是從電動自行車實際運行情況所需來考慮的，當(dāng)回路的平均電流達(dá)到保護(hù)值，如果立即切斷電流，容易給騎行者帶來不安全因素，只有在延時一定時間并報警后才能切斷電流。采用軟、硬結(jié)合的雙重保護(hù)方案后, 系統(tǒng)對瞬態(tài)過流具有非常靈敏的保護(hù)能力。欠壓保護(hù)方法只需對電壓一個參量進(jìn)行處理, 實現(xiàn)比較簡便, 并且同樣能提供有效的保護(hù)。在上述保護(hù)方案中，峰值極限電流保護(hù)和蓄電池欠壓保護(hù)采用非恢復(fù)性保護(hù)， 一旦進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，就必須等排除故障、重新啟動單片機(jī)系統(tǒng)后， 才能恢復(fù)工作。這時單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)處于等待狀態(tài)，剎車信號消失后，系統(tǒng)恢復(fù)當(dāng)時所需的PWM脈寬。要使電動機(jī)運行平穩(wěn)，換相要及時，考慮到換相程序非常短小，故可以在程序流程中多次插入換相子程序，只要保證兩次換相之間的執(zhí)行時間小于換相間隔即可，實踐證明這樣的安排完全能做到及時換相。4．3 PSOC開發(fā)環(huán)境介紹 PSOC開發(fā)環(huán)境PSOC Designer x. x 是賽普拉斯微系統(tǒng)有限公司專為PSOC 推出的集成開發(fā)環(huán)境（IDE），目前最高版本為4. 1 ?！∨c傳統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計方案的比較(1) Cypress PSOC 的開發(fā)基于成熟而又豐富的用戶模塊，極大地減少甚至免除了設(shè)計者在成千上萬種外圍元件中選擇的煩惱，節(jié)省了模擬量處理電路調(diào)試及修改的精力和時間，提高了成功率、靈活性和可靠性。(3) 與傳統(tǒng)意義上的單片機(jī)系統(tǒng)相比，CypressPSoC 最大程度地實現(xiàn)了系統(tǒng)單片化的目標(biāo)，也減少了PCB 的面積。運行PSoC Designer 4. 1 ，新建項目，選擇相應(yīng)芯片及編程語言（C 或匯編）后系統(tǒng)自動進(jìn)入器件編輯界面。生成應(yīng)用程序。在此，設(shè)計者根據(jù)需要編制應(yīng)用層代碼，隨后進(jìn)行匯編/ 編譯、鏈接、排錯等工作，一切無誤后，由鏈接器生成一個可供下載調(diào)試的目標(biāo)文件。第二步是連接軟件，即PSOC DESIGNER與POD之間的連接。對新興的PSOC系列產(chǎn)品的強(qiáng)大功能有了一定的了解，將來對PSOC系列產(chǎn)品的應(yīng)用必將日益廣泛。最后選用PSOC芯片數(shù)字模塊中的時鐘模塊（TIMER）、脈寬調(diào)制（PWM）；模擬模塊中的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊（ADC）以及模擬開關(guān)電容模塊（AMUX）和硬件配置模塊可編程增益放大器（PGA）。設(shè)計環(huán)境對畫原理圖影響很大，在畫原理圖之前，先把設(shè)計環(huán)境設(shè)置好。原理圖布線時，連接時不但要符合電氣規(guī)則，還要注意連接線不能過長和過短，過短連接不上，過長會出現(xiàn)多余的紅點，影響美觀，顯得冗余。生成網(wǎng)絡(luò)表，網(wǎng)絡(luò)表就是元件名、封裝、參數(shù)及元件之間的連接表。設(shè)置完布線規(guī)則后執(zhí)行菜單Auto Route/All進(jìn)行自動布線。隨著片上系統(tǒng)集成時代的到來，對PSOC 的功能和應(yīng)用研究對于解決當(dāng)今社會日益復(fù)雜的控制要求無疑有極其重要的意義，特別體現(xiàn)在對實時性、體積、動態(tài)配置要求比較高的領(lǐng)域。改進(jìn)后的控制器具有工作效率高、控制功能完善、保護(hù)功能強(qiáng)、成本低廉、保密性好等特點,將具有更良好的市場應(yīng)用前景。而這次畢業(yè)設(shè)計從開學(xué)到現(xiàn)在，從對所做課題用到的可編程片上系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，到應(yīng)用到控制器的設(shè)計中。與人合作能力也是不可忽略的重要技能。這是從這次畢業(yè)設(shè)計中學(xué)到的學(xué)術(shù)以外的東西，也將是最長久最深刻的知識。還要感謝共同完成此設(shè)計的同學(xué)，在設(shè)計過程中，他給我許多建議和幫