【正文】 每當(dāng)我遇到問題，老師總是為我悉心指導(dǎo)，耐心講解，并為我提供了大量資料，對此表示衷心感謝。高性價比的ATmega88單片機的運用大大降低了成本，提高了軟件設(shè)計靈活性，豐富了硬件接口功能。具有語音提示功能又是本方案設(shè)計中一大亮點，使控制器更加智能化和人性化。保護現(xiàn)場讀入轉(zhuǎn)速給定計算實際轉(zhuǎn)速計算電流給定值恢復(fù)現(xiàn)場開中斷中斷返回入口入口保護現(xiàn)場讀電流反饋PWM生成并讀表驅(qū)動輸出恢復(fù)現(xiàn)場開中斷中斷返回轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中斷服務(wù)子程序流程圖 電流調(diào)節(jié)中斷服務(wù)子程序流程圖圖23 速度電流控制流程圖 AD轉(zhuǎn)換采樣程序設(shè)計AD初始化并將計數(shù)器清零計數(shù)器＜設(shè)定值 讀取AD采樣值 采樣值是否在允許范圍 采樣值是否在允許范圍內(nèi)采樣值遞增計數(shù)器計數(shù) 結(jié)束 Y N Y N 開始在系統(tǒng)軟件設(shè)計中，單片機的AD采樣模塊是復(fù)用的，需要完成電機繞組電流，手柄輸入電壓，電源電壓等AD轉(zhuǎn)換。電流環(huán)采用PI調(diào)節(jié)器，速度環(huán)采用積分分離PI控制算法。初始化開中斷欠壓保護電源欠壓？ 鍵盤按下？ 剎車制動轉(zhuǎn)速、電壓顯示Y N Y 轉(zhuǎn)速、電流調(diào)節(jié)N 開始圖21系統(tǒng)軟件設(shè)計總流程圖 電子換相程序設(shè)計輸入當(dāng)前霍爾信號 讀相序表的相序 霍爾相序是否合法 保存當(dāng)前霍爾相序 結(jié)束 啟動開關(guān)程序換相 N Y 始末霍爾信號相等 開始三相霍爾信號經(jīng)霍爾采樣電路采樣后送給單片機，單片機軟件控制程序?qū)⒒魻栃盘栆詳?shù)組形式存儲在單片機中，當(dāng)系統(tǒng)檢測到電機要換相時通過查表便可得到MOSFET要導(dǎo)通的順序，輸出換相控制信號。系統(tǒng)初始化是指系統(tǒng)上電時單片機會自檢系統(tǒng)各部分有沒有出現(xiàn)異常，若出現(xiàn)異常則會報警，沒有異常才能執(zhí)行下面的工作。該系統(tǒng)的軟件部分包括主程序、電子換相、速度和電流控制、AD采樣、語音報警等各子程序的設(shè)計[19]。圖19語音報警播報電路圖 剎車電路目前市場上的電動自行車有低電平剎車和高電平剎車兩種類型，本設(shè)計的電路兼具低電平和高電平兩種剎車電路。只需要用2根線便可控制控制器的全部語音。照明系統(tǒng)由蓄電池供電、通過電源開關(guān)、照明開關(guān)接通前照燈、后尾燈和儀表燈等。預(yù)顯示數(shù)字的二進制段碼由PC2口一位一位的輸出，只要在PC1和PC0兩個端口分時產(chǎn)生方波信號就可以控制在（1）和（2）LCD上顯示數(shù)字。它具有低功耗、抗干擾性強、溫度范圍寬等優(yōu)點。 速度、報警顯示電路電動自行車在行駛過程中，常常需要了解行駛中的速度和電量，以便更好地控制速度和進行報警顯示，掌握保證行駛的安全。電路如圖16所示。R9,R10串聯(lián)構(gòu)成分壓電路，C5為濾波電容，濾除轉(zhuǎn)把信號中的高頻雜波。單片機將UN值經(jīng)ADC轉(zhuǎn)換器采樣后送到PWM波占空比寄存器來決定PWM波形的占空比，由此調(diào)控電機轉(zhuǎn)速。接觸式主要是電阻型，非接觸式的主要有霍爾傳感器、光電傳感器和電感傳感器等。圖13電流檢測電路每一個PWM周期對電流采樣一次。運用兩個LM358構(gòu)成的電流檢測電路如圖13所示。圖 12 電壓檢測及欠壓保護電路 電流檢測及過流保護電路在電動機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)中，電流檢測電路用來對電動機三相繞組中的電流進行實時檢測以便對電機達到更好地控制。當(dāng)外電路發(fā)生過流或直通時， V時，內(nèi)部保護電路使IR2130輸出驅(qū)動信號全為低電平，6只功率管全部截止，起到保護作用[14]。高壓側(cè)通道的輸出驅(qū)動電源是通過自舉技術(shù)獲得的，高壓側(cè)的柵極電荷由自舉電容C1C15 、C16提供。如圖10所示，在IR2130引腳中，VB1~VB3是懸浮電源連接端，通過自舉電容為3個上橋臂功率管的驅(qū)動器提供內(nèi)部懸浮電源；VS1~VS3是其對應(yīng)的懸浮電源地端。因此本驅(qū)動電路采用的是美國IR公司最新6單元驅(qū)動集成電路IR2130。電角度導(dǎo)通，在換相瞬間不存在同一橋臂上下兩管同時導(dǎo)通的情況，不必在控制上設(shè)置死區(qū)，提高了系統(tǒng)的安全性。其結(jié)構(gòu)原理如圖9所示，功率開關(guān)管Vl~V6分別與直流無刷電動機的A, B, C三相繞組相連。 V1 V3 V2 V4 V5 V6 可以看出，采用單極性PWM控制的電流波動最大值只有采用雙極性PWM控制的電流波動最大值的一半，因此為了減小電流脈動和功率管的開關(guān)損耗，本電機控制系統(tǒng)采用單極性的PWM控制技術(shù)。60176。 300176。360176。PWM技術(shù)可分為單極性PWM控制和雙極性PWM控制:單極性PWM控制的控制信號如圖7示，在每個60176。其具有體積小、控制方便、調(diào)速性能好、成本低的優(yōu)點，同時，其易與控制器構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，控制方法靈活多變。弱磁調(diào)速范圍不大，往往和調(diào)壓調(diào)速配合使用，在額定轉(zhuǎn)速以上做小范圍的升速[11]。 表1霍爾信號數(shù)組表60176。電機則沒有(000)和(111)兩種狀態(tài)。電機。R1~，分別與R30~32構(gòu)成霍爾信號整定電路，把信號電平整定為0V或5V，使之與單片機的I/O口電平一致。為了使電路盡可能的簡單，降低成本，本系統(tǒng)是通過位置參數(shù)進行計算得到速度信號。的方波信號。轉(zhuǎn)子位置（電角度） 電機的轉(zhuǎn)速是雙閉環(huán)系統(tǒng)的一個重要反饋量，如果安裝測速器來解決這個問題無疑會增加系統(tǒng)的硬件投資和整個系統(tǒng)的體積。 180176。PD3為BREAK端口，當(dāng)單片機檢測到電流過大時，便把信號送到此引腳，單片機執(zhí)行中斷程序，PC3為電流檢測口， PC0和PC1為液晶顯示電路時鐘信號輸入引腳，ADC6為欠壓保護引腳，ADC7為手把信號輸入引腳，同時PB3, PB4, PBS,PC6以及+5V和GND還作為ISP調(diào)試口，用于在線調(diào)試和下載程序。因此，A Tmega88作為一款功能齊全、接口豐富，性價比極高的處理器，為許多嵌入式控制應(yīng)用提供了靈活而低成本的方案，非常適合電動自行車控制器的開發(fā)[7]。(6)ADC7~6。不使用ADC時該引腳應(yīng)道接與Vcc連接。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口D呈現(xiàn)為三態(tài)。RSTDISBL位未編程時，PC6將作為復(fù)位輸入引腳Reset。端口C為7位雙向I/O口，作為輸入使用時，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口B保持為高阻態(tài)。采樣電阻檢測負載電流，一旦電機電流過大，單片機將發(fā)出過流保護指令，避免電機及控制器的損壞[6]。在圖3中，蓄電池36V電壓供給控制器電源模塊，經(jīng)過電源模塊的DCDC轉(zhuǎn)換得到15V及5V的直流電壓分別供給控制器上的聲光報警模塊、MOSFET驅(qū)動電路及單片機MCU。 0176。 + 電動機本體 Z Y A U NS a b c C B 位置傳感器 X 電子開關(guān)線路 Ｖ３ Ｖ２ Ｖ１ wt AX BY CZ 120176。不難看出，在換向過程中，定子各相繞組在工作氣隙中所形成的旋轉(zhuǎn)磁場是跳躍式的，這種旋轉(zhuǎn)磁場在360176。借助安裝在電動機軸上的旋轉(zhuǎn)遮光板(亦稱截光器)的作用，使得從光源射來光線依次照射在各個光電器件上，并依照某一光電器件是否被光線照射到來判斷轉(zhuǎn)子的位置。當(dāng)定子繞組的某一相通電時，該電流與轉(zhuǎn)子永久磁鋼的磁極所產(chǎn)生的磁場相互作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，再由位置傳感器將轉(zhuǎn)子磁鋼位置信號變換成電信號，去控制電子開關(guān)線路，從而使定子各相繞組按一定順序?qū)?，定子相電流隨轉(zhuǎn)子位置的變化而按一定的次序換相。位置傳感器的跟蹤轉(zhuǎn)子與電動機轉(zhuǎn)軸相連接。 1無刷直流電動機的結(jié)構(gòu)及原理永磁無刷直流電動機是近年隨著電子技術(shù)和永磁材料的進步而迅速發(fā)展起來的一種新型電機。數(shù)?；旌峡刂葡到y(tǒng)和全數(shù)字控制系統(tǒng)采用數(shù)字電路、單片機以及數(shù)字信號處理器(DSP)構(gòu)成硬件系統(tǒng)，控制規(guī)律由硬件實現(xiàn)轉(zhuǎn)向軟件實現(xiàn)。因此控制器功能的提高、完善及合理發(fā)揮對于電動自行車控制系統(tǒng)來說尤為重要[2]。因為它的起動力矩大、過載能力強、體積小、高效率、長壽命、低噪聲、控制方便的特點正適合電動車輛的運行特性。由于直流調(diào)速系統(tǒng)需要較少的控制硬件和簡單的電動機控制方法，是直流調(diào)速系統(tǒng)仍具有強大生命力的關(guān)鍵所在，所以直流調(diào)速系統(tǒng)至今仍是自動調(diào)速系統(tǒng)中的主要形式。促進人與地球的和諧發(fā)展，方便尋常百姓出行，緩解城市交通擁堵，都具有重要的歷史意義和現(xiàn)實意義[1]。 position sensor