【文章內(nèi)容簡介】 低電平后，系統(tǒng)即從 0000H 地址開始執(zhí)行程序。在單片機(jī)正常工作時，此引腳應(yīng)為小于 的低電平。8051 的復(fù)位方式可以是自動復(fù)位，也可以是手動復(fù)位，本文中將單片機(jī)設(shè)計(jì)為自動復(fù)位。Pin30: ，ALE 為地址鎖存允許信號，當(dāng)單片機(jī)上電正常工作后，PROGALE/ALE 引腳不斷輸出正脈沖信號。不訪問外部鎖存器時，ALE 端由正脈沖信號輸出，此頻率為時鐘振蕩器頻率的 1/6。本設(shè)計(jì)中單片機(jī)所采用的時鐘頻率為 12MHz，則ALE 腳的輸出頻率為 500kHz,輸入輸出(I/O)引腳：Pin39Pin32 為 輸入輸出腳，Pin1Pin8 為 輸入輸出腳，Pin21Pin28 為 輸入輸出腳，Pin10Pin17 為 輸入輸出腳，其中 的可以作為第二功能使用。其第二功能定義如下：：RXD （串行輸入口）：TXD（串行輸出口）： （外部中斷 0 輸入）0INT： （外部中斷 1 輸入）：T0 （定時器 0 外部計(jì)數(shù)輸入）：T1 （定時器 1 外部計(jì)數(shù)輸入）： （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通輸出）WR： （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通輸出）D本設(shè)計(jì)中用到的了 （外部中斷 0 輸入） 、T0（定時器 0 外部計(jì)數(shù)輸入）0INT（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通輸出） 、 （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通輸出）等功能。RRD 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 的選擇A/D 轉(zhuǎn)換器的作用就是把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，以便于計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，A/D 轉(zhuǎn)換器的新設(shè)計(jì)思想和制造技術(shù)層出不窮。為滿足各種不同的檢測及控制任務(wù)的需要，大量結(jié)構(gòu)不同，性能各異的 A/D 轉(zhuǎn)換芯片應(yīng)運(yùn)而生。逐次比較型 A/D 轉(zhuǎn)換器，在精度、速度和價(jià)格上都適中，是最常用的 A/D 轉(zhuǎn)換器件。雙積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器，具有精度高、抗干擾性好、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，但轉(zhuǎn)換速度慢?？紤]到電動車采用脈沖寬度調(diào)速（PWM）對精度要求不高，且需要實(shí)時采集要求較快的轉(zhuǎn)換速度，則本設(shè)計(jì)中選用逐次比較型 A/D 轉(zhuǎn)換器ADC0809。 工作原理ADC0809 是 采 樣 分 辨 率 為 8 位 的 、 以 逐 次 逼 近 原 理 進(jìn) 行 模 —數(shù) 轉(zhuǎn) 換 的 器件 。 其 內(nèi) 部 有 一 個 8 通 道 多 路 開 關(guān) ， 它 可 以 根 據(jù) 地 址 碼 鎖 存 譯 碼 后 的 信 號 ， 只選 通 8 路 模 擬 輸 入 信 號 中 的 一 個 進(jìn) 行 A/D 轉(zhuǎn) 換 。圖 ADC0809的結(jié)構(gòu)框圖1）內(nèi)部結(jié)構(gòu)ADC0809 的結(jié)構(gòu)框圖如圖 左圖所示。ADC0809 是采用逐次比較的方法完成 A/D 轉(zhuǎn)換的，由單一的+5V 電源供電。片內(nèi)帶有鎖存功能的 8 路選 1 的模擬開關(guān)，由 C、B、A 的編碼來決定所選的通道。 0809 完成一次轉(zhuǎn)換需 100us 左右，輸出具有 TTL 三態(tài)鎖存緩沖器，可直接連到 MCS51 的數(shù)據(jù)總線上。通過適當(dāng)?shù)耐饨与娐罚?809 可對 0——5V 的模擬信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換。2）引腳功能　　ADC0809 芯片有 28 條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖 右圖所示。下面說明各引腳功能?！　N0 ～I(xiàn)N7：8 路模擬量輸入端。　　DB0～DB7：8 位數(shù)字量輸出端?！　、B、C ：3 位地址輸入線，用于選通 8 路模擬輸入中的一路?！　LE：地址鎖存允許信號，輸入高電平有效。 　　START：A/D 轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少 100ns 寬）使其啟動（脈沖上升沿使 ADC0809 復(fù)位，下降沿啟動 A/D 轉(zhuǎn)換） 。 　　EOC： A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平） 。 　　OE ：數(shù)據(jù)輸出允許信號，高電平有效。當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量?！　LK：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于 640KHZ。 　　Vref(+)、Vref()：參考電壓輸入端。 　　Vcc：電源，＋5V。 　　GND：地。 3）ADC0809 的工作過程首先輸入 3 位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通 8 路模擬輸入之一到比較器。START 上升沿將 ADC0809 復(fù)位，下降沿啟動 A/D 轉(zhuǎn)換，之后 EOC 輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到 A/D 轉(zhuǎn)換完成，EOC 變?yōu)楦唠娖?，指?A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，此 EOC 信號可用作中斷申請。當(dāng) OE 輸入高電平 時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。 驅(qū)動電路 驅(qū)動電路設(shè)計(jì)常用的繼電器大部分屬于直流電磁式繼電器，也稱為直流繼電器。圖 為型號為 JQC3FF 的繼電器的接口電路。圖 驅(qū)動電路繼電器的動作由單片機(jī)的 端控制。 端輸出低電平時，繼電器 J 吸合； 端輸出高電平時，繼電器 J 釋放。采用這種控制邏輯可以使繼電器在上電復(fù)位時不吸合。繼電器 J 由晶體管驅(qū)動，其可以提供 300Ma 的驅(qū)動電流，適用于繼電器線圈工作電流小于 300mA 的場合。Vc 的電壓范圍是 6——30V，這里取電源電壓 24V。光電耦合器是為 TIL117。 TIL117 有較高的電流傳輸比，最小值為 50%。晶體管9013 的電流放大倍數(shù)大于 50。繼電器線圈工作電流為 300mA 時，光電耦合器需要輸出大于 的電流，其中 9013 基極對地的電阻分流約 。輸入光電耦合器的電流必須大于 ，才能保證向繼電器提供 300mA 的電流。光電耦合器的輸入電流由 7407 提供，電流約為 20mA。二極管 D 的作用是保護(hù)晶體管 T。當(dāng)繼電器 J 吸合時，二極管 D 截止，不影響電路工作。繼電器釋放時，由于繼電器線圈存在電感，這是晶體管 T 已經(jīng)截止，所有會在線圈的兩端產(chǎn)生較高的感應(yīng)電壓。這個感應(yīng)電壓的機(jī)型是上負(fù)下正，正端接在 T 的集電極上。當(dāng)感應(yīng)電壓與 Vc 之和大于晶體管 T 的集電結(jié)反向耐壓時，晶體管 T 就有可能損壞。假如二極管 D 后，繼電器線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電路由二極管 D流過，因此不會產(chǎn)生很高的感應(yīng)電壓，晶體管 T 得到了保護(hù)。 繼電器 JQC3FF繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路） ，通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“ 自動開關(guān) ”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。圖 繼 電 器 圖 形 符 號繼電器是具有隔離功能的自動開關(guān)元件，廣泛應(yīng)用于遙控、遙測、通訊、自動控制、機(jī)電一體化及電力電子設(shè)備中，是最重要的控制元件之一。繼電器一般都有能反映一定輸入變量（如電流、電壓、功率、阻抗、頻率、溫度、壓力、速度、光等）的感應(yīng)機(jī)構(gòu)（輸入部分） ；有能對被控電路實(shí)現(xiàn)“通” 、 “斷”控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（輸出部分） ；在繼電器的輸入部分和輸出部分之間，還有對輸入量進(jìn)行耦合隔離，功能處理和對輸出部分進(jìn)行驅(qū)動的中間機(jī)構(gòu)（驅(qū)動部分） 。在本設(shè)計(jì)中驅(qū)動信號接繼電器 JQC3FF左邊的兩個腳，右邊的腳連接電機(jī)和電源。驅(qū)動信號控制繼電器的通斷狀態(tài)來改變電機(jī)的工作狀態(tài)。驅(qū)動信號時方波信號，則繼電器時開時關(guān)，驅(qū)動電路也時通時斷。驅(qū)動電路通電時，電機(jī)在 24V電壓下正常工作，驅(qū)動電路斷電時，電機(jī)依靠慣性繼續(xù)減速轉(zhuǎn)動。 光電耦合器 光耦合器的主要優(yōu)點(diǎn)是：信號單向傳輸，輸入端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離，輸出信號對輸入端無影響，抗干擾能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定，無觸點(diǎn)，使用壽命長，傳輸效率高。光耦合器是 70年代發(fā)展起來產(chǎn)新型器件，現(xiàn)已廣泛用于電氣絕緣、電平轉(zhuǎn)換、級間耦合、驅(qū)動電路、開關(guān)電路、斬波器、多諧振蕩器、信號隔離、級間隔離 、脈沖放大電路、數(shù)字儀表、遠(yuǎn)距離信號傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器(SSR)、儀器儀表、通信設(shè)備及微機(jī)接口中。在單片開關(guān)電源中，利用線性光耦合器可構(gòu)成光耦反饋電路，通過調(diào)節(jié)控制端電流來改變占空比，達(dá)到精密穩(wěn)壓目的?！?　 由于光耦種類繁多，結(jié)構(gòu)獨(dú)特，優(yōu)點(diǎn)突出，因而其應(yīng)用十分廣泛，主要應(yīng)用以下場合：1) 在邏輯電路上的應(yīng)用光電耦合器可以構(gòu)成各種邏輯電路，由于光電耦合器的抗干擾性能和隔離性能比晶體管好，因此，由它構(gòu)成的邏輯電路更可靠。2) 作為固體開關(guān)應(yīng)用在開關(guān)電路中，往往要求控制電路和開關(guān)之間要有很好的電隔離，對于一般的電子開關(guān)來說是很難做到的，但用光電耦合器卻很容易實(shí)現(xiàn)。3) 在觸發(fā)電路上的應(yīng)用將光電耦合器用于雙穩(wěn)態(tài)輸出電路，由于可以把發(fā)光二極管分別串入兩管發(fā)射極回路，可有效地解決輸出與負(fù)載隔離地問題。4) 在脈沖放大電路中的應(yīng)用光電耦合器應(yīng)用于數(shù)字電路，可以將脈沖信號進(jìn)行放大。5) 在線性電路上的應(yīng)用線性光電耦合器應(yīng)用于線性電路中，具有較高地線性度以及優(yōu)良地電隔離性能。6) 特殊場合的應(yīng)用光電耦合器還可應(yīng)用于高壓控制，取代變壓器，代替觸點(diǎn)繼電器以及用于 A/D電路等多種場合。TIL117是小功率電機(jī)驅(qū)動電路中常用到的光耦，其引腳圖為引：圖 til117 引 腳 圖耦合器以光為媒介傳輸電信號。它對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用，所以，它在各種電路中得到廣泛的應(yīng)用。目前它已成為種類最多、用途最廣的光電器件之一。光耦合器一般由三部分組成：光的發(fā)射、光的接收及信號放大。輸入的電信號驅(qū)動發(fā)光二極管（LED） ，使之發(fā)出一定波長的光，被光探測器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過進(jìn)一步放大后輸出。這就完成了電—光—電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向性等特點(diǎn)，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強(qiáng)的共模抑制能力。所以，它在長線傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。在計(jì)算機(jī)數(shù)字通信及實(shí)時控制中作為信號隔離的接口器件，可以大大增加計(jì)算機(jī)工作的可靠性。 無刷直流電動機(jī)電機(jī)是電動自行車的心臟，是關(guān)鍵部件，電機(jī)要適應(yīng)頻繁起動，頻繁變速又考慮到薄形安裝特點(diǎn)，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(diǎn)，電機(jī)通常設(shè)計(jì)成全封閉結(jié)構(gòu)形式，具有可靠防護(hù)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(jī)和直流無刷電機(jī)，印制繞組電機(jī)關(guān)鍵是印制轉(zhuǎn)子的制造工藝，而且需引進(jìn)部分設(shè)備如轉(zhuǎn)子片疊好后外圓點(diǎn)和內(nèi)孔點(diǎn)的氬弧焊點(diǎn)焊機(jī)。一旦轉(zhuǎn)子工藝突破，該電機(jī)的批量生產(chǎn)即不成問題了。直流無刷電機(jī)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。總之上述二種電機(jī)用于電動自行車是較為理想的。鑒于電動車對電動機(jī)的基本要求，本設(shè)計(jì)采用永磁無刷直流電動機(jī)。1）永磁無刷直流電動機(jī)的基本性能永磁無刷直流電動機(jī)是一種高性能的電動機(jī)。它的最大特點(diǎn)就是具有直流電動機(jī)的外特性而沒有刷組成的機(jī)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(jī)既有一般直流電機(jī)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(yùn)行可靠，維修簡便及噪聲低等優(yōu)點(diǎn)。此外，它的轉(zhuǎn)速不受機(jī)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(dá)幾十萬轉(zhuǎn)運(yùn)行。永磁無刷直流電動機(jī)機(jī)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。 2）永磁無刷直流電動機(jī)的控制系統(tǒng)典型的永磁無刷直流電動機(jī)是一種準(zhǔn)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(jī)系統(tǒng)非常適合于運(yùn)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。為進(jìn)一步擴(kuò)充轉(zhuǎn)速，永磁無刷直流電動機(jī)也可以采用弱磁控制。弱磁控制的實(shí)質(zhì)是使相電流相位角超前，提供直軸去磁磁勢來削弱定子繞組中的磁鏈。 3）永磁無刷直流電動機(jī)的不足永磁無刷直流電動機(jī)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(jī)的功率范圍較小，最大功率僅幾十千瓦。永磁材料在受到振動、高溫和過載電流作用時，其導(dǎo)磁性能可能會下降或發(fā)生退磁現(xiàn)象，將降低永磁電動機(jī)的性能，嚴(yán)重時還會損壞電動機(jī)，在使用中必須嚴(yán)格控制，使其不發(fā)生過載。永磁無刷直流電動機(jī)在恒功率模式下，操縱復(fù)雜，需要一套復(fù)雜的控制系統(tǒng)，從而使得永磁無刷直流電動機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)造價(jià)很高。所選電機(jī)規(guī)格：名稱 額定電壓 額定轉(zhuǎn)速 額定功率 額定扭矩 效率輪轂電機(jī) 24 V 2750 r/min 250 W 12 N/m 90%無刷直流電動機(jī)由電動機(jī)主體和驅(qū)動器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。電動機(jī)的定子繞組多做成三相對稱星形接法，同三相異步電動機(jī)十分相似。電動機(jī)的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測電動機(jī)轉(zhuǎn)子的極性，在電動機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器。驅(qū)動器由功率電子器件和集成電路等構(gòu)成，其功能是：接受電動機(jī)的啟動、停止、制動信號，以控制電動機(jī)的啟動、停止和制動；接受位置傳感器信號和正反轉(zhuǎn)信號，用來控制逆變橋各功率管的通斷，產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩；接受速度指令和速度反饋信號，用來控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速；提供保護(hù)和顯示等等。 無刷直流電動機(jī)的原理簡圖如圖 ：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。永磁體 NS交替交換，使位置傳感器產(chǎn)生相位差 120176。的 U、V、W 方波，結(jié)合正/反轉(zhuǎn)信號產(chǎn)生有效的六狀態(tài)編碼信號：10100、1001001，通過邏輯組件處理產(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，