【正文】 附錄附錄電機電流檢測電路過電流保護電路溫度檢測電路溫度保護電路蓄電池電壓檢測電壓保護電路系統(tǒng)保護電路速度檢測電路開關電路加速踏板信號轉(zhuǎn)換電路 晶振電路 四倍頻電路 復位電路 電源轉(zhuǎn)換電路 RS232。為走向社會打下了良好的基礎。從07年至今，我在這里已經(jīng)學習了整整四年，這是我人生中最為重要的時光，學到了很多、懂得了很多。通過這次的設計，真正提高了自己的知識以及動手的能力。一開始的時候，只知道看資料，都不知道該從哪里入手。在歷時一個學期的設計過程中，我花了不少時間查資料，同時整理自己的設計思路。（5）在了解了芯片各個引腳的作用后，設計電源轉(zhuǎn)換電路，時鐘及振蕩電路，復位電路，串行接口等電路。將電動機、蓄電池等設備的即時信息通過傳感器轉(zhuǎn)換成相應的電流電壓信號，再轉(zhuǎn)換成DSP可以接受的信號，送入其相應的引腳。（2） 簡要介紹DSP的基本結(jié)構(gòu)、特點、發(fā)展等，對整車結(jié)構(gòu)進行框圖和分析（3）設計電動機電流、蓄電池電壓、控制器溫度的檢測及保護電路。 總結(jié)總結(jié) 本設計以DSP芯片TMS320LF2407A為核心，對電動汽車的控制系統(tǒng)進行設計研究。來自PC機RS232接口的高閾值電平信號與來自單片機的CMOS或者TTL低電壓邏輯電平各自經(jīng)過恰當?shù)淖儞Q處理后，即可建立雙方聯(lián)系，實現(xiàn)系統(tǒng)間的 通訊聯(lián)絡。工作電壓在3V到5V之間變動，所獲得的倍壓輸出將在5V一9V范圍內(nèi)相應變化。MAX232的6兩腳分別為兩倍正、負電壓輸出端。圖57 RS232C接口電路 整個電路極為簡潔，電路外圍僅有寥寥幾只電容。系統(tǒng)中選用了MAX3232，MAX3232是+，能夠滿足DSP的電平要求。RS－232C是用正負電壓來表示邏輯狀態(tài)，與TTL以高低電平表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定不同。兩者都可以獨立工作，或者在全雙工的方式下同時工作。 圖56 “D”型9針插頭的引腳 1：數(shù)據(jù)載波檢測(DCD) 2：數(shù)據(jù)接收(RxD) 3：數(shù)據(jù)發(fā)送(TxD) 4：數(shù)據(jù)終端準備就緒(DTE) 5：信號接地端(GND) 6：數(shù)據(jù)設備就緒(DSR) 7：請求發(fā)送(RTS) 8：清除發(fā)送(CTS) 9：振鈴指示(R1) TMS320LF2407Ａ的SCI接口支持CPU與其他使用標準格式的異步外設之間的數(shù)字通信。RS232C的“D”型9針插頭的引腳定義如圖56所示。（CMOS、TTL邏輯電平)同時RS232的機械指標規(guī)定：RS232接口通向外部的連接器（插針插頭）是一種“D”型25針插頭。(CMOS、TTL邏輯電平) 10:TIN2。(RS232邏輯電平) 9：ROUT2。（RS232邏輯電平) 8：RIN2。 圖55 MAX232各引腳排列圖RS232標準接口中的主要信號是“發(fā)送數(shù)據(jù)”和“接受數(shù)據(jù)”，它們用來在兩個系統(tǒng)或設備之間傳送信息。MAX232芯片內(nèi)部有一個電源電壓變換器,可以把輸入的+ 5 V電源電壓變換成為RS232輸出電平所需的+ l0V 和一10V電壓。所以目前在對傳輸速率要求不高的場合，始終能保有一席之地。雖然它有諸多的缺點，比如它的數(shù)據(jù)傳輸速率僅有幾百K/每秒,相對與USB 最高可達480Mbps的速度，簡直不可同日而語。圖54電源轉(zhuǎn)換電路 RS232通訊接口RS232是最常用的異步通訊接口。其輸入電壓5V。這些供電電源引腳分成三部分：PLL供電電壓PLL,ADC模塊模擬供電電壓，數(shù)字邏輯和I/O緩沖器電源電壓/。在與地之間接入100k的下拉電阻，可確保有效。除了正常加點掉電及降壓情況下產(chǎn)生復位脈沖外，MAX811還具有抗短持續(xù)時間的Vcc負向瞬變影響。圖53給出了利用專用芯片MAX811和設計的復位電路圖，人工復位輸入端采用去抖動電路，故允許通過按鈕人工復位。圖中2腳為低有效復位信號輸出腳，在上電和電源電壓超限時均可以產(chǎn)生復位信號，復位信號一直有效，直到電源電壓處于正常范圍140ms后才變成高電平。但其功耗較大，可靠性差；當電源出現(xiàn)瞬態(tài)降落時，由于RC的響應速度較慢，無法產(chǎn)生符合要求的復位脈沖，另外電阻，電容容易受工作環(huán)境溫度的影響，會給復位帶來不必要的困難，由于DSP系統(tǒng)的時鐘頻率較高，在運行時極易產(chǎn)生干擾和被干擾，所以需要較高可靠性的復位電路。一般有兩種復位電路的設計方法：專用芯片和RC電路法?？蓪C器周期按倍提高。圖中電容CC7無極性，對時鐘頻率起到微調(diào)作用，在20pF到100pF間選擇。這里給出諧振器方式的時鐘輸入電路圖，如圖51所示。使用無緣晶體的優(yōu)點是價格便宜；但是它的驅(qū)動能力比較差，一般不能提供多個器件共享，而且它可以提供的頻率范圍也比較?。ㄒ话阍?0kHz至80MHz）。（4）采用有源晶振還是無源晶振。（3）時鐘的沿特性。（2）信號電平。（1）頻率。 圖45加速踏板信號轉(zhuǎn)換電路 第五章 DSP外圍電路第五章 DSP外圍電路 時鐘及復位電路 時鐘電路一般由晶體震蕩器、晶震控制芯片和電容組成，單片機的時鐘產(chǎn)生方式有內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式兩種。開關電路如圖44所示圖44微動開關電路 加速踏板給定信號轉(zhuǎn)換電路圖45為加速踏板原理圖，油門給定電路采用滑動變阻器模擬電動汽車油門，通過改變滑動變阻器的阻值控制電機。當踏板被踏下一定角度時，將輸出0NV的電壓量，輸入電機控制器調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，輸入電壓隨踏板踏下的角度增大而增大。 電動汽車加速踏板工作原理 電動汽車的起動停止、加速是由加速踏板控制的。從而增加發(fā)動機進氣量，達到提升轉(zhuǎn)速的目的。轉(zhuǎn)子的位置和速度可通過選定定時器對CLOCK脈沖序列進行脈沖計數(shù)和脈沖頻率測算，軟件讀入計數(shù)值就可以作為速度反饋信號，完成對速度的采樣，通過軟件變成實現(xiàn)速度的閉環(huán)控制。 從增量編碼器中檢測到的A、B相電壓方波脈沖信號，經(jīng)光電隔離后進入 74LS14（六反向施密特觸發(fā)器） 轉(zhuǎn)換成幅值較低的脈沖信號輸入到DSP的編碼器接QEP1和QEP2引腳，QEP電路對兩路脈沖的前后沿均進行計數(shù)，產(chǎn)生CLOCK脈沖作為定時器的時鐘輸入，從而不需要再添加任何硬件便可以完成對光電編碼脈沖的四倍頻，這樣就使每轉(zhuǎn)得到4000個脈沖，提高了分辨率。TMS320LF2407A事件管理模塊具有正交編碼脈沖電路(QEP電路)，當該電路被使能后，引腳CAP1/QEP1和CAP2/QEP2接收脈沖信號，并進行編碼和計數(shù),正交編碼器脈沖電路的時間基準可以由通用定時器2（EVB模塊為通用定時器4）提供。 如圖43所示，本文采用增量編碼器E6B2CWZ6C，它具有體積小，安裝方便，互換性好，抗干擾能力強等優(yōu)點，分辨率在10至2000P/R之間。本文中使用增量式光電編碼器測量電動機轉(zhuǎn)速。因存在半個時間單位的問題，可能會有1個時間單位的誤差。速度較低時，因測量時間內(nèi)的脈沖數(shù)變少，誤差所占的比例會變大，所以M法宜測量高速。使用光電編碼器來測量電機的轉(zhuǎn)速有以下方法：M法：計脈沖法，以固定周期內(nèi)采集到的脈沖數(shù)計算速度。 混合式絕對編碼器，它輸出兩組信息，一組信息用于檢測磁極位置，帶有絕對信息功能；另一組則完全同增量式編碼器的輸出信息。 絕對式編碼器是直接輸出數(shù)字的傳感器，在它的圓形碼盤上沿徑向有若干同心碼盤，每條道上有透光和不透光的扇形區(qū)相間組成，相鄰碼道的扇區(qū)數(shù)目是雙倍關系，碼盤上的碼道數(shù)目是它的二進制數(shù)碼的位數(shù)，在碼盤的一側(cè)是光源，另一側(cè)對應每一碼道有一光敏元件，當碼盤在不同位置時，各光敏元件根據(jù)受光照與否轉(zhuǎn)換出相應的電平信號，形成二進制數(shù)。其缺點是無法輸出軸轉(zhuǎn)動的絕對位置信息。 增量式編碼器是直接利用光電轉(zhuǎn)換原理輸出三組方波脈沖A、B和Z相；A、B兩組脈沖相位差90，從而可方便的判斷出旋轉(zhuǎn)方向，而Z相為每轉(zhuǎn)一個脈沖，用于基準點定位。 圖41 光電編碼器原理示意圖由于光電碼盤與電動機同軸，電動機旋轉(zhuǎn)時，光柵盤與電動機同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測裝置檢測輸出若干脈沖信號，通過計算固定時間光電編碼器輸出脈沖的個數(shù)就能反映當前電動機的轉(zhuǎn)速。此外，為判斷旋轉(zhuǎn)方向，碼盤還可提供相位相差90。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個長方形孔。 光電編碼器簡介光電編碼器，是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。根據(jù)設置的程序進行速度的計算。在中斷服務子程序中，CPU首先判斷所檢測到的是下降沿還是上升沿。圖311 7432管腳圖圖312 系統(tǒng)保護電路第四章 速度檢測及加速踏板部分電路第四章 速度檢測及加速踏板部分電路 速度檢測 速度檢測實際上就是對是電機的轉(zhuǎn)速檢測，常用磁電或光電轉(zhuǎn)換來進行檢測。四組2輸入端或門的第一個或門的輸入AA2（過電流保護)、B4(溫度保護）、第二個或門的輸入A2（過電壓保護)、B2(欠電壓保護），其輸出結(jié)果Y3經(jīng)光電耦合反應到DSP的。同時把故障信號輸入DSP的引腳，當引腳被拉低時，會產(chǎn)生功率驅(qū)動保護中斷，這時所有的DSP的事件管理器輸出引腳將被置為高阻態(tài)，整個芯片停止工作，達到保護的目的。當故障出現(xiàn)時，保護電路動作，一方面直接封鎖控制信號輸出，另一方面通知CPU，由CPU關閉控制信號，實現(xiàn)停機并給出顯示信息。 當控制系統(tǒng)系統(tǒng)出現(xiàn)過流、過壓和功率驅(qū)動模塊故障等被視為嚴重故障信號。 圖310 電壓保護電路 系統(tǒng)保護電路設計 本設計的系統(tǒng)保護電路所用芯片為7432。如圖39所示圖39電壓采樣檢測電路 電壓保護電路電壓保護就檢測蓄電池電壓，如果母線電壓高過或低于系統(tǒng)所要求的最大值或最小值時，通過與設定值的比較，就發(fā)送信號給DSP芯片，DSP芯片就會產(chǎn)生相應的中斷，關閉相應的程序，以免系統(tǒng)受損。正是利用這種特性，線性光耦才能達到滿意的線性度。當電流流過LED時，LED發(fā)出的光被耦合到PD1與PD2，從而在器件輸出端產(chǎn)生與光強成正比的輸出電流。； 4：耐壓能力為一分鐘5000V，最大絕緣工作電壓為1414V； 5：具有0至15V的輸入/輸出范圍。兩個光電二極管都是非線性的，但其非線性特性都是一樣的 ，所以可以通過反饋通路的非線性來抵消直通通路的非線性，從而實現(xiàn)了信號的線性傳遞。 在本文的電壓檢測中采用線性光耦 HCNR20l 實現(xiàn)了被測模擬信號與控制系統(tǒng)之間的線性隔離。使用霍爾電壓傳感器來實現(xiàn)直流電壓的隔離和轉(zhuǎn)換是常用方法，但國外生產(chǎn)的高性能電壓傳感器件的造價較高，而國產(chǎn)傳感器在轉(zhuǎn)換精度和電氣隔離等性能上比較欠缺，并且價格也不低。本文僅對蓄電池組電壓的檢測保護作出說明。 圖37 溫度保護電路 蓄電池電壓檢測與保護一輛設計優(yōu)良的電動汽車，除了有良好的機械性能、良好的電機驅(qū)動性能，選擇適當?shù)哪芰吭?即電池)以外，還應該有一套協(xié)調(diào)、管理和監(jiān)控電池功能的電池管理系統(tǒng)，使有限的能量源最大限度得以利用。 圖36溫度信號處理電路