【正文】 機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器。是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。永磁無(wú)刷直流電動(dòng)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(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)造價(jià)很高。永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)受到永磁材料工藝的影響和限制，使得永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的功率范圍較小，最大功率僅幾十千瓦。為進(jìn)一步擴(kuò)充轉(zhuǎn)速，永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)也可以采用弱磁控制。永磁無(wú)刷直流電動(dòng)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(dòng)車(chē)中有著很好的應(yīng)用前景。加之，它采用永磁體轉(zhuǎn)子，沒(méi)有勵(lì)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(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)既有一般直流電機(jī)良好的調(diào)速起動(dòng)性能，又具有壽命長(zhǎng)，沒(méi)有換向火花，沒(méi)有無(wú)線(xiàn)電干擾，運(yùn)行可靠，維修簡(jiǎn)便及噪聲低等優(yōu)點(diǎn)。永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是一種高性能的電動(dòng)機(jī)?？傊鲜龆N電機(jī)用于電動(dòng)自行車(chē)是較為理想的。一旦轉(zhuǎn)子工藝突破，該電機(jī)的批量生產(chǎn)即不成問(wèn)題了。 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)（1）無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的選擇電機(jī)是電動(dòng)自行車(chē)的心臟，是關(guān)鍵部件，電機(jī)要適應(yīng)頻繁起動(dòng)，頻繁變速又考慮到薄形安裝特點(diǎn)，目前大都采用盤(pán)式結(jié)構(gòu)，同時(shí)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。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(chǎng)軸再前進(jìn)60176。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(chǎng)軸線(xiàn)在空間轉(zhuǎn)動(dòng)60176。 驅(qū)動(dòng)電路 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路如圖34所示。這允許在程序運(yùn)行時(shí)改變代碼；空閑和兩種不同的掉電節(jié)電模式。串行Flash編程可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的在線(xiàn)編程。但整個(gè)芯片有一個(gè)最大值的限制(見(jiàn)DC特性)。當(dāng)P0口管腳的值與一個(gè)可編程的模式匹配或者不匹配時(shí)，可產(chǎn)生一個(gè)中斷。可選擇RC振蕩器選項(xiàng)并且其頻率可進(jìn)行很好的調(diào)節(jié)。選擇RC振蕩器時(shí)不需要外接振蕩器件。(掉電檢測(cè))可在電源故障時(shí)使系統(tǒng)安全關(guān)閉。復(fù)位計(jì)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。具有波特率發(fā)生器、間隔檢測(cè)、幀錯(cuò)誤檢測(cè)、自動(dòng)地址識(shí)別和通用的中斷功能。，每一個(gè)定時(shí)器均可設(shè)置為溢出時(shí)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(gè)模擬比較器。I/O口可承受5V()；256字節(jié)RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。（2）P89LPC932單片機(jī)特性，其速度為標(biāo)準(zhǔn)80C51器件的6倍。與基本定時(shí)器操作一樣，當(dāng)PWM（比較）管腳連接到比較邏輯時(shí)，它們的邏輯狀態(tài)保持不變。表52所示為PWM模式中比較管腳的狀態(tài)。該模式與基本定時(shí)器操作的主要區(qū)別在于比較模塊的操作。該情況下，TDIR2 的值讀出總是為1。這兩種定時(shí)器工作模式通過(guò)向TMOD21:TMOD20寫(xiě)入10H或11H進(jìn)行選擇。當(dāng)輸出比較管腳使能，連接到比較鎖存時(shí)，比較管腳的狀態(tài)保持不變，直到發(fā)生比較事件或強(qiáng)制比較為止。當(dāng)OCMx1/OCMx0對(duì)I/O口進(jìn)行設(shè)置后，向FCOx位寫(xiě)入1將使相應(yīng)的I/O口產(chǎn)生一個(gè)跳變，但不會(huì)產(chǎn)生中斷。該鎖存的值在復(fù)位后為0，可通過(guò)激活一個(gè)強(qiáng)制的比較來(lái)改變。為了產(chǎn)生比較輸出，比較值必須在CCU 定時(shí)器的計(jì)數(shù)范圍之內(nèi)。CCCRx中的兩個(gè)位，輸出比較x模式位OCMx1和OCMx0對(duì)匹配發(fā)生時(shí)所采取的動(dòng)作進(jìn)行選擇。如果EA和定時(shí)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(jì)數(shù)器將指向相應(yīng)的中斷。當(dāng)TH2：TL2的內(nèi)容和OCRxH：OCRxL相匹配時(shí)，TIFR2中的定時(shí)器輸出比較中斷標(biāo)志TOCFx置位。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(lèi)型。2路捕獲輸入，帶有事件計(jì)數(shù)器和數(shù)字噪聲濾波器四個(gè)輸出比較通道A、B、C和D分別通過(guò)4個(gè)16位寄存器OCRAH：OCRAL，OCRBH：OCRBL，OCRCH：OCRCL和OCRDH：OCRDL進(jìn)行控制。邊沿觸發(fā)啟動(dòng)模式適用于所有A/D工作模式。邊沿觸發(fā) 。 立即啟動(dòng) 編程為該模式將立即啟動(dòng)一次轉(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(duì)應(yīng)的結(jié)果寄存器中定時(shí)器觸 發(fā)啟動(dòng)定時(shí)器0溢出時(shí)啟動(dòng)一次A/D轉(zhuǎn)換。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(dòng)掃描，單次轉(zhuǎn)換模式－自動(dòng)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(shí)驗(yàn)選固定通道，單次轉(zhuǎn)換模式。下面就所用到的功能對(duì)單片機(jī)進(jìn)行介紹（1） 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)P89LPC933器件有一個(gè)A/D。所以本設(shè)計(jì)中選用了LPC933單片機(jī)。LPC933集成了許多系統(tǒng)級(jí)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采用了高性能的處理器結(jié)構(gòu)，指令執(zhí)行時(shí)間只需2到4個(gè)時(shí)鐘周期。電路圖如圖33所示。 控制電路設(shè)計(jì)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。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。正常工作時(shí)，輸入、輸出電壓差應(yīng)大于2～3V。另外一般在三端穩(wěn)壓器的輸入輸出端接一個(gè)二極管，用來(lái)防止輸入端短路時(shí),輸出端存儲(chǔ)的電荷通過(guò)穩(wěn)壓器而損壞器件。使調(diào)整管保證工作在放大區(qū)。在線(xiàn)性集成穩(wěn)壓器中，由于三端穩(wěn)壓器只有三個(gè)引出端子，具有外接元件少，使用方便，性能穩(wěn)定，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。在這里78L05的作用是提供+。D是保護(hù)二極管，當(dāng)輸入端意外短路時(shí)，給輸出電容器C3一個(gè)放電通路，防止C3兩端電壓作用于二級(jí)管的PN結(jié)，造成二極管PN結(jié)擊穿而損壞。電路中接入電容CC2是用來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率補(bǔ)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。另外還要求電動(dòng)車(chē)用電動(dòng)機(jī)可靠性好，能夠在較惡劣的環(huán)境下長(zhǎng)期工作，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單適應(yīng)大批量生產(chǎn)，運(yùn)行時(shí)噪聲低，使用維修方便，價(jià)格便宜等。（3）電動(dòng)車(chē)用電動(dòng)機(jī)應(yīng)能夠在車(chē)減速時(shí)實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)，將能量回收并反饋回蓄電池，使得電汽車(chē)具有最佳能量的利用率，這在內(nèi)燃機(jī)的摩托車(chē)上是不能實(shí)現(xiàn)的。（2）電動(dòng)車(chē)用電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有寬廣的調(diào)速范圍，包括恒轉(zhuǎn)矩區(qū)和恒功率區(qū)。因此，對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求是很高的。由于電動(dòng)自行車(chē)最高車(chē)速不得超過(guò)20km/h，所以顯示器用2個(gè)八段LED數(shù)碼管即可。單片機(jī)根據(jù)收到的脈沖個(gè)數(shù)和輪圈周長(zhǎng)等數(shù)據(jù)計(jì)算出電動(dòng)車(chē)的速度，并輸出給顯示電路。所以，測(cè)速電路和顯示電路的設(shè)計(jì)是十分必要的。控制信號(hào)的占空比較大時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路開(kāi)通時(shí)間長(zhǎng)，電機(jī)轉(zhuǎn)速就比較高；相反，控制信號(hào)的占空比較小時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路開(kāi)通時(shí)間斷，電機(jī)轉(zhuǎn)速就比較低。由于轉(zhuǎn)速的改變需要時(shí)間，不能夠突變，我們可以通過(guò)改變?cè)谝恍《螘r(shí)間內(nèi)的平均速度來(lái)調(diào)節(jié)。這是控制信號(hào)的輸出。這是控制信號(hào)的采集。手把處安裝一個(gè)電位器，人轉(zhuǎn)動(dòng)手把即是在控制此電位器的電壓。這樣，電動(dòng)自行車(chē)只需要用一個(gè)電源，就能夠滿(mǎn)足電動(dòng)機(jī)與各個(gè)芯片的供電需求。 功能分析 電源電路主控制器中的各個(gè)芯片及數(shù)字邏輯器件所的正常工作電壓遠(yuǎn)小于無(wú)刷電機(jī)的額定電壓。單片機(jī)等器件所需要的+。單片機(jī)里的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)處理輸出相應(yīng)的PWM波形，用來(lái)驅(qū)動(dòng)安裝在后輪的無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)并調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速。圖 21 總體電路方框圖其整體工作過(guò)程為：打開(kāi)電源后，單片機(jī)上電復(fù)位后?？刂坪诵牟捎肔PC933單片機(jī)，僅用一塊單片機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集，電機(jī)控制和轉(zhuǎn)速顯示。從總的方面來(lái)考慮，傳感器的使用應(yīng)該盡量減少單片機(jī)的信號(hào)處理量，但是又必須能使車(chē)行駛自如。把電壓信號(hào)通過(guò)單片機(jī)中的數(shù)模轉(zhuǎn)換控制占空比，速度顯示利用八段數(shù)碼管通過(guò)單片機(jī)輸出顯示。2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)采用脈寬調(diào)制（PWM）配以單片機(jī)為中心控制元件的調(diào)速系統(tǒng)。發(fā)展才是硬道理。對(duì)城市而言，大氣污染物中的42％來(lái)自汽車(chē)、摩托車(chē)等內(nèi)燃機(jī)車(chē)的廢氣排放物，嚴(yán)重威脅著人類(lèi)的健康。首先，它具有的輕(質(zhì)量輕，不大于40kg)、低(速度低，不大于20km／h)、廉(售價(jià)低廉，20003000元)、省(省時(shí)省力)、綠(綠色環(huán)保)的突出特點(diǎn)，十分符合廣大老百姓的需求；其次，技術(shù)進(jìn)步為電動(dòng)自行車(chē)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。但是有部分相關(guān)技術(shù)水平還存在一定問(wèn)題，市場(chǎng)的孕育還未完全進(jìn)入良性循環(huán)，有待進(jìn)一步改善。這是一個(gè)極其巨大的市場(chǎng)，尤其在人口居各大洲首位的亞洲。而目前普通居民的購(gòu)買(mǎi)力有限，小轎車(chē)普遍進(jìn)入家庭還不太可能，況且燃油、環(huán)境和場(chǎng)地等多方因素都制約著汽車(chē)不可能成為大眾化的代步工具；燃油摩托車(chē)曾一度成為許多城市比較普及的交通工具，但由于交通安全和環(huán)境保護(hù)等因素的影響，近年來(lái)在許多大中城市已經(jīng)采取了限制措施。亞洲城市，一般人口眾多，交通擁擠，自行車(chē)一直是大多數(shù)居民的主要交通工具。實(shí)際上，全球的電動(dòng)車(chē)輛工業(yè)領(lǐng)域中發(fā)展最快的也是電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)助動(dòng)車(chē)和電動(dòng)摩托車(chē)等一類(lèi)小型電動(dòng)車(chē)輛。而與汽車(chē)相比，靈活方便的中短途個(gè)人交通工具，如自行車(chē)、助動(dòng)車(chē)和摩托車(chē)等，在全球依然占據(jù)絕大多數(shù)。盡管燃料電池汽車(chē)技術(shù)性能目前已經(jīng)能和內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)相媲美，但近期內(nèi)由于價(jià)格太高，還難與內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)競(jìng)爭(zhēng)。蓄電池與燃油系統(tǒng)的相互配合使用，可以大大減小車(chē)輛在市區(qū)的廢氣排放和污染，在長(zhǎng)途運(yùn)行時(shí)可使用燃油系統(tǒng)，但它只是電動(dòng)車(chē)發(fā)展過(guò)程中的過(guò)渡產(chǎn)品：1994年Daimler Chrysle公司推出了采用燃料電池的電動(dòng)車(chē)。而人們直到七、八十年代才開(kāi)始關(guān)注這兩大問(wèn)題，才把零污染零排放的電動(dòng)車(chē)輛從新推到了前臺(tái)。在隨后的幾十年間，電動(dòng)車(chē)輛一直處于發(fā)展的低谷，而燃油車(chē)輛卻發(fā)展迅猛，幾乎占有了所有市場(chǎng)。但