【正文】 機的基本要求 采用 永磁無刷直流電動機 。加之，它采用永磁體轉(zhuǎn)子，沒有勵磁損耗：發(fā)熱的電樞繞組又裝在外面的定子上，散熱容易，因此，永磁無刷直流電動機沒有換向火花，沒有無線電干擾，壽命長，運行可靠，維修簡便。 典型的永磁無刷直流電動機是一種準解耦矢量控制系統(tǒng)，由于永磁體只能產(chǎn)生固定幅值磁場，因而永磁無刷直流電動機系統(tǒng)非常適合于運行在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域，一般采用電流滯環(huán)控制或電流反饋型SPWM 法來完成。 永磁無刷直流電動機受到永磁材料工藝的影響和限制，使得永磁無刷直流電動機的功率范圍較小，最大功率僅幾十 千瓦。從總的方面來考慮，傳感器的使用應(yīng)該盡量減少單片機的信號處理量，但是又必須能使車行駛自如。如圖 31 所示 電動自行車調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 5 圖 31 4 電路設(shè)計 控制電路主要有電源電路、電機驅(qū)動電路、單片機接口電路、顯示電路四個部分。 電路中接入電容 C C2 是用來實現(xiàn)頻率補償?shù)?，可防止穩(wěn)壓器產(chǎn)生高頻自激振蕩并抑制電路引入的高頻干擾。直流電動機的額定轉(zhuǎn)速為 190 轉(zhuǎn)每分大約需要三位數(shù)碼顯示。單片機檢測和響應(yīng)該中斷請求后就通過使 rd 非變?yōu)榈碗娖蕉?OE 線變高，以便可以從 2128 引線上取走 A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。 一種 線性型 ： 使用功率三極管作為功率放大器的輸出控制直流電機。永磁式直流電機脈寬調(diào)速原理 永磁式直流電動機電機轉(zhuǎn)速由電樞電壓 UD決定，電樞電 UD越高電機轉(zhuǎn)速越快，電樞電壓 UD降為 0V，電機就停轉(zhuǎn)。如圖 441 所示 ： 江南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 8 脈沖信號 ： t T 轉(zhuǎn)速： VMAX VD VMIN 圖 441 VMAX為電動機的最大轉(zhuǎn)速值。平均轉(zhuǎn)速和電樞上的脈沖占空比 D 之間的關(guān)系如 442圖： VD（平均速度） 0 1 D（占空比） 圖 442 由 圖可知，平均轉(zhuǎn)速與占空比并非完全的線性關(guān)系，但可以 近似的看成是線性關(guān)系。 另一種單向式 單向式的電路更雙向式相同。外特性、低速性能也不如雙向式好。由于采用單片機控制電機，如果單片機的電 源采用與電機同一電源，雖然經(jīng)過穩(wěn)壓、濾波，但是單片機仍然容易受到電機以及繼電器的干擾，為了避免干擾，采用光電隔離，單片機和電機采用兩套電源。因此時以關(guān)斷了電源，要將電動車停下來而采取的無謂制動不能將電能回饋給蓄電池。當 Tb 為 底電平時所有繼電器得電，常開觸點閉合常閉觸點打開， KK3 斷開 K K4導(dǎo)通。 5 主要器件性能及原理 5． 1 MCS51 單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu) 8051 是 MCS51 系列單片機的典型產(chǎn)品，我們以這一代表性的機型進行系統(tǒng)的講解。 定時 /計數(shù)器 (ROM) 8051 有兩個 16 位的可編程定時 /計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或計數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。 時鐘電路 8051 內(nèi)置最高頻率達 12MHz 的時鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機運行的脈沖時序，但 8051 單片機需外置振蕩電容。 的引腳說明 MCS51 系列單片機中的 803 8051 及 8751 均采用 40Pin 封裝的雙列直接 DIP 結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置， 40 個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根， 4 組 8 位共 32 個 I/O 口，中斷口線與 P3 口線復(fù)用。 8051 的時鐘有兩種方式，一種是片內(nèi)時鐘振蕩方式，但需在 18 和 19 腳外接石英晶體 (212MHz)和振蕩電容，振蕩電容的值一般取 10p30p。 Pin40:正電源腳，正常工作或?qū)ζ瑑?nèi) EPROM 燒寫程序時，接 +5V電源。另外一種是外部時鐘方式，即將 XTAL1 接地，外部時鐘信號從 XTAL2 腳輸入。Pin9:RESET/Vpd復(fù)位信號復(fù)用腳，當 8051 通電，時鐘電路開始工作，在 RESET引腳上出現(xiàn) 24 個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。此外， RESET/Vpd還是一復(fù)用腳， Vcc掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機內(nèi)部 RAM 的數(shù)據(jù)不丟失。 內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)，如圖 521 所示。 IN0～ IN7： 8 路模擬電量輸入，可以是： 0～ 5V或者－ 5V～＋ 5V或者－ 10V～ +10V。－ VREF：負極性參考電源。 CLK：外部輸入的工作時鐘，典型頻率為 500KHz。 CBA： 3 位地址輸入，其 8 個地址值分別選中 8 路輸入模擬量 IN0～ IN7 之一進行模數(shù)轉(zhuǎn)換。 178。 178。 5． 3 永磁無刷直流電動機 稀土永磁無刷直流電動機的基本工作原理 無刷直流電動機由電動機主體和驅(qū)動器組成，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。 電動自行車調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 17 無刷直流電動機的原理簡圖如圖 531所示： 主電路是一個典型的電壓型交 直 交電路，逆變器提供等幅等頻 526KHZ 調(diào)制波的對稱交變矩形波。電角度，轉(zhuǎn)子跟隨定子磁場轉(zhuǎn)動相當于 60176。 無刷直流電動機的位置傳感器編碼使通電的兩相繞組合成磁場軸線位置超前轉(zhuǎn)子磁場軸線位置，所以不論轉(zhuǎn)子的起始位置處在何處，電動機在啟動瞬間就會產(chǎn)生足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩，因此轉(zhuǎn)子上不需另設(shè)啟動繞組。因此，必須用啟動電路給恒流源的 BJT T T5提供基極電流。與此同時， T2因發(fā)射結(jié)電壓為零而截止，切斷了啟動電路與放大電路的聯(lián)系，從而保證 T2左邊出現(xiàn)的紋波與噪聲不致影響基準電 壓源。 取樣比較放大電路和調(diào)整電路。這樣就減輕了 T8的過多負擔使 IC8的變化 范圍縮小。假設(shè)圖 1中的 DZ DZ4和 R14不存在， R15兩端短路。這種簡單限流保護電路的不足之處是只能將輸出電流限制在額定值以內(nèi)。 VBE12的值為 江南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 20 經(jīng)整理后得 顯然，（ VI – VO）越大，即調(diào)整管的 VCE值越大，則 IO越小，從而使調(diào)整管的功耗限制在允許范圍內(nèi)。當某種原因（過載或環(huán)境溫升）使芯片溫度上升到某一極限值時， R3上的壓降隨 DZ2的工作電壓升高而升高，而 T14的發(fā)射結(jié)電壓 VBE14下降，導(dǎo)致 T14導(dǎo)通， T13也隨之導(dǎo)通。 圖 542 三端穩(wěn)壓器的典型接法 圖 542 是應(yīng)用 78L05 輸出固定電壓 VO的典型電路圖。 D 是保護二極管，當輸入端意外短路時，給輸出電容器 C3一個放電通路，防止 C3兩端電壓作用于調(diào)整管的 be結(jié)，造成調(diào)整管 be 結(jié)擊穿而損壞。 轉(zhuǎn)速屬于常規(guī)電測參數(shù)。它利用ＩＣ來完成信號變換功能，其輸出的電流信號頻率與被測轉(zhuǎn)速成正比，電流信號的變化幅度為７ｍＡ～１４ｍＡ。 該傳感器抗干擾能力強，同時具有方向性，它對軸向振動不敏感。工作溫度范圍寬達－４０～＋８５ ℃ 。 實際上，該傳感器是由 4只磁敏電阻構(gòu)成的一個橋路，可固定在靠近齒輪的地方。 工作時，傳感器產(chǎn)生的電信號首先通過ＥＭＩ濾波器濾除高頻電磁干擾，然后經(jīng)過前置放大器，再利用施密特觸發(fā)器進行整形以獲得控制信號ＵＫ，并將其加到開關(guān)控制式電流源的控制端。江南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 24 圖 4 給出了從Ｕ－端輸出的方波電流信號的波形，其高電平持續(xù)時間為ｔ１，周期為Ｔ。 KMI15 芯片中的電壓控制器實際上是一個并聯(lián)調(diào)整式穩(wěn)壓器，可用于為傳感器提供穩(wěn)定的工作電壓ＵＣ。 KMI15－ 1的典型應(yīng)用 安裝方法 KMI151應(yīng)當安裝在轉(zhuǎn)動齒輪的旁邊。它的輸入是二進制的代碼，輸出是一組高低電平信號，每輸入一組不同的代碼，只有一個輸出端呈現(xiàn)有效信號。為了在輸出 PWM 波時，單片機仍能執(zhí)行其他程序，可以利用單片機內(nèi)部的定時器溢出中斷來實現(xiàn)。單片機串口通信 +PWM 輸出程序 保護現(xiàn)場 讀 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果 送至顯示緩沖區(qū) 啟動 A/D 轉(zhuǎn)換 恢復(fù)現(xiàn)場 返回 電動自行車調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 27 。 。TL0DAT EQU 31H 。T0 工作在方式 3定時。 SETB TR1 SETB TR0 SETB ET0 SETB ET1 SETB EA AJMP MAIN1 MAIN1: ...... 江南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 28 。 。程序入口 PWM，輸入： TH0DAT、 TH0DAT PWM: 。暫停中斷以仿干擾 SETB MOV TMOD,03H MOV TH0,56 。 CLR TR0 。在抗干擾設(shè)計中，軟件抗干擾是被動措施，而硬件抗干擾是主動措施，只要認真分析系統(tǒng)所 處環(huán)境的干擾來源以及傳播途徑，采用兩者相結(jié)合的方法，就能保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定可靠地運行。劉老師治學(xué)嚴謹，學(xué)識淵博，思想深邃，視野雄闊，為我營造了一種良好的精神氛圍。 在文章寫作過程中，同組同學(xué)與本人的切磋和爭鳴，以及同學(xué)們從頭至尾的支持和鼓勵，也是我無