【文章內(nèi)容簡介】 而得到廣泛應(yīng)用。 在使用時必須注意： (VI)和 (Vo)之間的關(guān)系，該三端穩(wěn)壓器的固定輸出電壓是，而輸入電壓至少大于 7V，這樣輸入 /輸出之間有 2－ 3V及以上的壓差。使調(diào)整管保證工作在放大區(qū)。但壓差取得大時，又會增加集成塊的功耗，所以，兩者應(yīng)兼遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 8 顧，即既保證在最大負載電流時調(diào)整管不進入飽和，又不至于功耗偏大。 另外一般在三端穩(wěn)壓器的 輸入輸出端接一個 二極管 ，用來防止輸入端短路時 ,輸出端存儲的電荷通過穩(wěn)壓器而損壞器件。 圖 32 三端穩(wěn)壓器的典型接法 圖 32是應(yīng)用 78L05輸出固定電壓 VO的 典型電路圖。正常工作時，輸入、輸出電壓差應(yīng)大于 2～ 3V。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。 C3是電解電容，以減小穩(wěn)壓電源輸出端由輸入電源引入的低頻干擾。 D是保護二極管，當(dāng)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。 控制電路 控制電路設(shè)計 控制電路選用 LPC933作為控制器，內(nèi)部存在 A/D轉(zhuǎn)換器，可與外部 +5V電壓連接。選通 ADCO通道 ()作為電 壓輸入接口 ,晶振采用外部 12MHZ晶振。電路圖如圖 33所示。 圖 33 控制電路 圖 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 9 單片機 （ 1） 主控制器的選擇 LPC933單片機 是一款單片封裝的微控制器，適合于許多要求高集成度、低成本的場合，可以滿足多方面的性能要求。 LPC933采用了高性能的處理器結(jié)構(gòu)，指令執(zhí)行時間只需 2到 4個時鐘周期。 6倍于標準 80C51器件。 LPC933集成了許多系統(tǒng)級的功能，這樣可大大減少元件的數(shù)目、電路板面積以及系統(tǒng)的成本。 LPC933單片機 是一個基于 80C51內(nèi)核的高速 低功率單片機，主要集成了字節(jié)方式的 IC總線接口、 UART通信接口、 A/D轉(zhuǎn)換器、 ISP\IAP在線編程等一系列有特色的功能部件。 所以本設(shè)計中選用了 LPC933單片機。 （ 2） 單片機介紹 LPC933單片機作為主控制器所做的工作為：接收經(jīng)過 A/D轉(zhuǎn)化的控制信號、將控制信號轉(zhuǎn)化為 PWM方波并輸出、檢測速度傳感器送來的脈沖信號、計算自行車車速并輸出給顯示電路、檢測車速。 下面就所用到的功能對單片機進行介紹 （ 1） 單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu) P89LPC933器件有一個 A/D。每個 A/D轉(zhuǎn)換器包含 4個結(jié)果寄存器。六種操作模式，分別有－固定通道， 單次轉(zhuǎn)換模式－固定通道，連續(xù)轉(zhuǎn)換模式－自動掃描，單次轉(zhuǎn)換模式－自動掃描，連續(xù)轉(zhuǎn)換模式－雙通道，連續(xù)轉(zhuǎn)換模式－單步模式，本實驗選固定通道，單次轉(zhuǎn)換模式。 根據(jù)需要本實驗選擇單個輸入通道進行轉(zhuǎn)換。執(zhí)行單次轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換結(jié)果存放到所選輸入通道對應(yīng)的結(jié)果寄存器中 定時器觸 發(fā)啟動定時器 0溢出時啟動一次 A/D轉(zhuǎn)換。一旦轉(zhuǎn)換過程被啟動，其它的定時器 0觸發(fā)操作均無效，直至轉(zhuǎn)換過程結(jié)束。 立即啟動 編程為該模式將立即啟動一次轉(zhuǎn)換。立即啟動模式適用于所有 A/D工作模式。 邊沿觸發(fā) 由 來啟動 A/D轉(zhuǎn)換。一旦轉(zhuǎn)換過程被啟動，其它的邊沿觸發(fā)操作均無效，直至轉(zhuǎn)換過程結(jié)束。邊沿觸發(fā)啟動模式適用于所有 A/D遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 10 工作模式。 該單元有以下特性： 16位定時器，并可在溢出時重裝 16位值 4個比較 /PWM輸出，可選擇極性 對稱 /非對稱 PWM選擇 7個中斷（ 1個溢出、 2個捕獲和 4個比較）使用同一個中斷向量，通過映像寄存器進行安全的 16位讀寫。 2路捕獲輸入，帶有事件計數(shù)器和數(shù)字噪聲濾波器 四個輸出比較通道 A、 B、 C和 D分別通過 4個 16位寄存器 OCRAH： OCRAL，OCRBH： OCRBL， OCRCH： OCRCL和 OCRDH： OCRDL進行控制。每個輸出比較通道在進行操作之前都必須使能。設(shè)置捕獲比較 x控制寄存器 CCCRx(x=A,B,C,D)中的 OCMx1： 0位可使能不同的輸出比較類型。當(dāng)使能一個比較通道時，用戶必須將相應(yīng)的 I/O口設(shè)置為所需要的輸出類型（注：作為比較通道輸出時，管腳 ， ， 1）。當(dāng) TH2： TL2的內(nèi)容和 OCRxH： OCRxL相匹配時， TIFR2中的定時器輸出比較中斷標志 TOCFx置位。該位的置位發(fā)生在出現(xiàn)比較的下一個CCUCLK周 期。如果 EA和定時器輸出比較中斷使能位 TOCIE2x（位于 TICR2寄存器中）以及 IEN1中的 ECCU位都已置位，程序計數(shù)器將指向相應(yīng)的中斷。用戶可通過軟件寫入 “ 0” 將其手動清零。 CCCRx中的兩個位，輸出比較 x模式位 OCMx1和 OCMx0對匹配發(fā)生時所采取的動作進行選擇。即使中斷被禁止，所使能的比較動作仍然會發(fā)生。 為了產(chǎn)生比較輸出，比較值必須在 CCU 定時器的計數(shù)范圍之內(nèi)。當(dāng)比較通道使能時， I/O口（必須配置為輸出）將會連接到一個由比較邏輯控制的內(nèi)部鎖存。該鎖存的值在復(fù)位后為 0，可通過激活一個強制的比較 來改變。強制比較的產(chǎn)生是通 過置位 CCCRx中的強制比較 x輸出位 FCOx實現(xiàn)的。當(dāng) OCMx1/OCMx0對 I/O口進行設(shè)置后，向 FCOx位寫入 1將使相應(yīng)的 I/O口產(chǎn)生一個跳變，但不會產(chǎn)生中斷。在基本定時器操作模式中，讀取 FCOx位總是為 0（注：該位在 PWM模式中有不同的功能）。當(dāng)輸出比較管腳使能，連接到比較鎖存時，比較管腳的狀態(tài)保持不變，直到發(fā)生比較事件或強制比較為止。 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 11 PWM操作有兩種主要的模式：對稱和非對稱。這兩種定時器工作模式通過向TMOD21:TMOD20寫入 10H或 11H進行選擇。 在非對稱 PWM 操作中， CCU 定時器按照遞減計數(shù)模式操作，與 TDIR2 的設(shè)定無關(guān)。該情況下， TDIR2 的值讀出總是為 1。 在對稱模式中，定時器交替遞增 /遞減計數(shù)并且 TDIR2的值無效。該模式與基本定時器操作的主要區(qū)別在于比較模塊的操作。該模塊在 PWM模式中用于 PWM波形的產(chǎn)生。表 52所示為 PWM模式中比較管腳的狀態(tài)。 用戶必須將輸出比較管腳配置為輸出狀態(tài)以使能 PWM輸出。與基本定時器操作一樣，當(dāng) PWM（比較）管腳連接到比較邏輯時，它們的邏輯狀態(tài)保持不變。但是，有一點不同：由于 FCO位用于保持停止的值，因此只有比較事件才能改變管腳的狀態(tài)。 （ 2） P89LPC932單片機特性 ，其速度為標準 80C51器件的 6倍。只需要較低的時鐘頻率即 可達到同樣的性能，這樣無疑降低了功耗和 EMI；操作電壓范圍為 ～ 。 I/O口可承受 5V(可上拉或驅(qū)動到 )； 256字節(jié) RAM數(shù)據(jù)存儲器。 512字節(jié)附加片內(nèi) RAM。 16位定時 /計數(shù)器，每一個定時器均可設(shè)置為溢出時觸發(fā)相應(yīng)端口輸出或作為 PWM輸出；捕獲 /比較單元 (CCU)提供 PWM，輸入捕獲和輸出比較功能； 2個模擬比較器?？蛇x擇輸入和參考源；增強型 UART。具有波特率發(fā)生器、間隔檢測、幀錯誤檢測、自動地址識別和 通用的中斷功能。 I2C通信端口； 8個鍵盤中斷輸入，另加 2路外部中斷輸入； 4個中斷優(yōu)先級 。 。使用片內(nèi)上電復(fù)位時不需要外接元件。復(fù)位計數(shù)器和復(fù) 位干擾抑制電路可防止虛假和不完全的復(fù)位。另外還提供軟件復(fù)位功能。 (掉電檢測 )可在電源故障時使系統(tǒng)安全關(guān)閉。該功能也可配置為一個中斷；可配置的片內(nèi)振蕩器及其頻率范圍和 RC振蕩器選項 (通過用戶可編程Flash配置位選擇 )。選擇 RC振蕩器時不需要外接振蕩器件。振蕩器選項支持的頻率范圍為 20KHz～ 12MHz?？蛇x擇 RC振蕩器選項并且其頻率可進行很好的調(diào)節(jié) 。 I/O口輸出模式：準雙向口，開漏輸出，推挽和僅為輸入功能；端口“輸入模式匹配”檢測。當(dāng) P0口管腳的值與一個可編程的模式匹配或者不匹配時，遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 12 可產(chǎn)生一個中斷。施密特觸發(fā)端口輸入；所有口線均有 20mA的 LED驅(qū) 動能力。但整個芯片有一個最大值的限制 (見 DC特性 )。 EMI，輸出最小轉(zhuǎn)換時間約為 10ns；最少 23個 I/O口 (28腳封裝 )，選擇片內(nèi)振蕩和片內(nèi)復(fù)位時可多達 26個 I/O口；當(dāng)選擇片內(nèi)振蕩及復(fù)位時， LPC932只需連接電源和地。 串行 Flash編程可實現(xiàn)簡單的在線編程。 2個 Flash保密位可防止程序被讀出；Flash程序存儲器可實現(xiàn)在應(yīng)用中編程。這允許在程序運行時改變代碼；空閑和兩種不同的掉電節(jié)電模式。提供從掉電模式中喚醒功能 (低電平中斷輸入喚醒 )。 驅(qū)動電路 驅(qū)動電路設(shè)計 驅(qū)動電路如圖 34所示。 圖 34 驅(qū)動電路圖 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 13 通過邏輯組件 CMOS處理產(chǎn)生 T1T4導(dǎo)通、 T1T6導(dǎo)通、 T3T6導(dǎo)通、 T3T2導(dǎo)通、T5T2導(dǎo)通、 T5T4導(dǎo)通，也就是說將直流母線電壓依次加在 A+B、 A+C、 B+C、 B+A、C+A、 C+B上，這樣轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過一對 NS極， T1T6功率管即按固定組合成六種狀態(tài)的依次導(dǎo)通。每種狀態(tài)下，僅有兩相繞組通電，依次改變一種狀態(tài)，定子繞組產(chǎn)生的磁場軸線在空間轉(zhuǎn)動 60176。電角度，轉(zhuǎn)子跟隨定子磁場轉(zhuǎn)動相當(dāng)于 60176。電角度空間位置，轉(zhuǎn)子 在新位置上，使位置傳感器 U、 V、 W按約定產(chǎn)生一組新編碼，新的編碼又改變了功率管的導(dǎo)通組合，使定子繞組產(chǎn)生的磁場軸再前進 60176。電角度，如此循環(huán)，無刷直流電動機將產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩，拖動負載作連續(xù)旋轉(zhuǎn)。 無刷直流電動機 （ 1） 無刷直流電動機的選擇 電機是電動自行車的心臟，是關(guān)鍵部件，電機要適應(yīng)頻繁起動，頻繁變速又考慮到薄形安裝特點，目前大都采用盤式結(jié)構(gòu)，同時為了適應(yīng)道路使用和環(huán)境特點，電機通常設(shè)計成全封閉結(jié)構(gòu)形式，具有可靠防護性能。從當(dāng)前市場上銷售的電動自行車看主要是用直流永磁印制繞組電機和直流無刷電機， 印制繞組電機關(guān)鍵是印制轉(zhuǎn)子的制造工藝，而且需引進部分設(shè)備如轉(zhuǎn)子片疊好后外圓點和內(nèi)孔點的氬弧焊點焊機。一旦轉(zhuǎn)子工藝突破，該電機的批量生產(chǎn)即不成問題了。直流無刷電機存在質(zhì)量可靠性問題，控制器較復(fù)雜成本較高，這些問題一旦解決推廣使用則更廣?？傊鲜龆N電機用于電動自行車是較為理想的。鑒于 電動車對電動機的基本要求 ，本設(shè)計采用 永磁無刷直流電動機 。 能 永磁無刷直流電動機是一種高性能的電動機。它的最大特點就是具有直流電動機的外特性而沒有刷組成的機械接觸結(jié)構(gòu)。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既有一般直流電機良好的調(diào)速起動性能，又具有 壽命長，沒有換向火花，沒有無線電干擾，運行可靠，維修簡便 及噪聲低等優(yōu)點 。此外，它的轉(zhuǎn)速不受機械換向的限制，如果采用空氣軸承或磁懸浮軸承，可以在每分鐘高達幾十萬轉(zhuǎn)運行。永磁無刷直流電動機機系統(tǒng)相比具有更高的能量密度和更高的效率，在電動車中有著很好的應(yīng)用前景。 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 14 典型的永磁無刷直流電動機是一種準解耦矢