【正文】 電池欠壓和剎車，當電動機過熱、過流或蓄電池欠壓時，相應的發(fā)光二極管就被點亮，同時發(fā)出報警聲提醒騎車人，而當剎車信號出現(xiàn)時，相應的二極管點亮，但不發(fā)出報警聲。這樣做的好處是，可以防止自行車在剎車信號消失后急速前沖，給騎車人帶來不安全因素。同時借助于自行車本身的制動系統(tǒng), 使自行車停止前進。如圖所示。如圖所示。改變ρ，即可改變其平均電壓。通過頻率一定的脈沖信號的高電平寬度變化，控制電機在一個脈沖周期內的通斷比例，從而實現(xiàn)電機的轉速調節(jié)。當開關管柵極輸入變?yōu)榈碗娖街?，開關管截止，電動機電樞電壓兩端電壓為0V。圖210 顯示電路 電機驅動電路 圖 211是利用開關管對直流電動機進行 PWM 調速控制的原理圖。在這一瞬時，只有這一位在顯示，其他幾位則暗。動態(tài)掃描顯示方式需解決多位LED數(shù)碼管的“段控”和“位控”問題，本電路的“段控”（即要顯示的段碼的控制）通過P2口實現(xiàn)；而每一位的公共端，即LED數(shù)碼管的“位控”，則由P3口控制。數(shù)碼管顯示器有二種工作方式，即靜態(tài)顯示方式和動態(tài)掃描顯示方式。如圖210所示，～～g及dp相連，高電平的位對應的LED數(shù)碼管的段暗，低電平的位對應的LED數(shù)碼管的段亮，這樣，當P2口輸出不同的段碼，就可以控制數(shù)碼管顯示不同的字符。LED有共陰極和共陽極兩種。當S6按下時,將N加1以減少PWM信號的占空比。 速度預置與顯示 一、速度預置預置速度由按鍵SS6輸入,進行“+”“”控制, 。每秒進行一次里程數(shù)累加時，可用當前的速度值加上一秒前的里程數(shù)得出當前的總里程數(shù)。速度是用車輪的周長除以脈沖周期得到的。測周期過程中可能會發(fā)生定時器T0的中斷，每發(fā)生一次中斷則將R0寄存器加一，因此R0實際上是周期值的高字節(jié)。如為低電平則等待，當其不是低電平時再等待。當該引腳為高電平時系統(tǒng)處于等待狀態(tài)，要一直到該引腳出現(xiàn)低電平時才開始測周期。預置速度由按鍵S1和S2輸入，按S1加速，按S2減速，雖然這樣的調速方法與普遍采用的旋車把調速法有較大區(qū)別，但這種調速方法無需AD轉換，還能為單片機省下6個端口作它用，并有利于剎車后無刷直流電動機的斷電處理。隨著計數(shù)值的增加,Q1～Q8由全“1”變?yōu)槿?”時,(AB)輸出端又變?yōu)榈碗娖? 這樣, 在U2的(AB)端得到PWM的信號, 其占空比為(255X/255)100% , 改變X值可改變PWM信號的占空比, 進行直流電機的轉速控制，如圖36。晶振選用12MHz時, ALE脈沖的頻率為2M，經(jīng)Q1～Q8的256分頻, , 適合光耦及功率開關管的合理工作范圍。改變P1端口的輸出值, 可使PWM信號的占空比產生變化, 進行調速控制。經(jīng)綜合分析, 本系統(tǒng)采用兩片4位數(shù)值比較器4585和一片12位串行計數(shù)器4040組成了PWM 信號發(fā)生電路。在本設計中采用三片通用數(shù)字芯片產生PWM信號，單片機只需根據(jù)速度給定值輸出一個相應的X值，就能由外部電路產生所需的PWM信號，使軟件大大簡化，有利于單片機系統(tǒng)的正常工作。通過頻率一定的脈沖信號的高電平寬度變化, 控制電機在一個脈沖周期內的通斷比例, 從而實現(xiàn)電機的轉速調節(jié)。采用脈沖寬度調制方法實現(xiàn)調速的原理是，單片機根據(jù)輸入的速度給定信號控制輸出脈沖的脈寬。電壓調速的實現(xiàn)方法有多種，在應用單片機輸出控制信號進行調速的場合，比較便于實現(xiàn)而且調整性能良好的是脈沖寬度調制( PWM) 技術。電機繞組中串接電阻的方法，一方面會增加電路的功耗，另外，要實現(xiàn)連續(xù)的速度調節(jié)必須用電位器，而在主回路的大電流工作狀態(tài)中，很難有合適的電位器可以選用。 圖28為系統(tǒng)總原理圖直流電機調速可采用的方法: 改變電機勵磁電流、在電機繞組中串接電阻、改變電機的驅動電壓。 系統(tǒng)具體實現(xiàn)方案圖28是以AT89C51單片機為核心的系統(tǒng)電路原理圖。電源是5伏時。如排錯，或電阻不是倍數(shù)，電位的上升值會不均勻，進到某數(shù)值便突然跳變。如電位可有4096擋次，每伏有1000個1ｍV變化進位擋，每進1位上升1ｍV，電路二進制位0～11位以高位電阻最小。真值表和引腳圖見表21和圖26。其40個引腳中有2個專門用于主電源的引腳，2個外接晶體的引腳，4個控制或與其他電源復用的引腳，以及32條輸入輸出I/O引腳。AT89C51可構成真正的單片機最小應用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積，增加系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)的成本。一. AT89C51的特點AT89C51是一種低損耗、高性能、CMOS八位微處理器，片內有4k字節(jié)的在線可重復編程、快速擦除快速寫入程序的存儲器，能重復寫入/擦除1000次，數(shù)據(jù)保存時間為十年。圖24 空載起動時電樞電流和轉速的變化 AT89C51AT89C51是由美國Atmel 公司生產的高性能八位單片機，它具有功能強、體積小、功耗低、價格便宜、工作可靠、使用方便等特點。隨著轉子的加速，反電勢E增加，電磁轉矩降低，加速力矩也減小，最后進入正常工作狀態(tài)。因此電樞電流（即起動電流）為（23）其值可為正常工作電樞電流的幾倍到幾十倍。對于無刷直流電動機來說，其電勢平衡方程式為 （21）式中 U——電源電壓（伏）； E——電樞繞組反電勢（伏）； Iacp——平均電樞電流（安）； racp——電樞繞組的平均電阻（歐）； ⊿U——功率晶體管飽和管壓降（伏）；對于橋式換向線路為2⊿U。隨著轉子的轉動，位置傳感器不斷地送出信號，以改變電樞繞組的通電狀態(tài)，使得在某一磁極下導體中的電流方向始終保持不變，這就是無刷直流電動機的無接觸式換流過程的實質?！D22無刷直流電動機的方框原理圖二．工作原理無刷直流電動機是在有刷直流電動機的基礎上發(fā)展起來的，就它們內部發(fā)生的電磁過程來說，本質上無多大差別。此外，它的轉速不受機械換向的限制，可以方便地實現(xiàn)無級變速，因而非常適合用在電動自行車上。另外，它通常采用永磁體為轉子，沒有激磁損耗；發(fā)熱的電樞繞組又通常裝在外面的定子上，這樣，熱阻較小，散熱容易。無刷直流電動機是以法拉第的電磁感應定律為基礎，而又以新興的電子技術、數(shù)字技術和各種物理原理為后盾，因此它具有很強的生命力。系統(tǒng)方框圖如圖2－1所示：圖21 系統(tǒng)框圖 系統(tǒng)主要硬件介紹 無刷直流電動機無刷直流電動機是隨著電子技術的迅速發(fā)展而發(fā)展起來的一種新型直流電動機。第二章 系統(tǒng)的硬件設計本設計的基本思想是以89C51為核心器件，從而控制電動自行車的行駛。電動自行車雖然結構要比摩托車和燃油助動車簡單，但也是一個相當復雜的系統(tǒng)，整車的性能還有待提高。電動自行車雖然是零排放的綠色交通工具，但也存在著潛在的污染，在電動自行車中廣泛使用的鉛酸電池壽命不長，造成的二次污染比較嚴重，鉛的毒性較大，所以對其污染問題我們決不能掉以輕心。經(jīng)過一段時間的發(fā)展，目前全國的生產廠家已經(jīng)超過了100家，預計今年全國電動自行車產量可達200到250萬輛，到2010年產量將達到400萬輛。據(jù)預測，隨著我國城鄉(xiāng)路況日新完善，效率更好、經(jīng)濟實用的電動自行車代替?zhèn)鹘y(tǒng)自行車將是一個不可逆轉的市場需求趨勢。 結構簡單、輕便，易維護、維修：電動自行車一般是有蓄電池、控制板、電機和車身組成；蓄電池用的是免維護的，電機的故障率較低，基本上不要維護，控制板由于帶的電力電子技術比較成熟，損壞率也比較低，另外電動自行車沒有機械傳動結構，體積小、重量輕，因此相比摩托車、燃油助動車來來說，其日常的維護、維修量少得多。 高時速20公里，行駛安全：摩托車、燃油助動車的速度快，在機動車上行駛，事故率較高；而電動自行車，國家強制性規(guī)定（國標GB177611999）其速度不能超過20Km/h，而且電動自行車一般不能在機動車道上行駛，因此相比之下安全很多。 噪音、振動?。弘妱幼孕熊囀怯呻妱訖C驅動的，電動機在運行中產生的噪音比較小，運行比較平穩(wěn)。在今天的城鄉(xiāng)大街小巷里，電動自行車越來越多，其來勢洶涌，大有取代傳統(tǒng)自行車的趨勢。我國是世界公認的“自行車王國”，在相當長時期內，自行車仍將是老百姓出行最常用的交通工具。據(jù)全國各大城市的市場需求調查，有高達76%的市民有將電動自行車作為代步交通工具的需求。對于普通消費者而言，汽車太貴買不起，自行車太累不想騎，公交車人太多不想擠，摩托車太危險路段又禁駛，而電動自行車是最適合他們的產品。 single chip puter。本設計主要是以單片機為核心，特別采用軟硬件相結合的方式，可以極大地提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。同時中國具有龐大的自行車市場，電動自行車產業(yè)在中國有著非常廣闊的應用前景，因此發(fā)展電動自行車具有良好的社會意義和客觀的經(jīng)濟效益基于單片機系統(tǒng)為核心的，以無刷直流電動機驅動的電動自行車智能控制器的設計方案。畢業(yè)設計說明書題 目：電動自行車控制器設計英 文 題 目。Design of electric bicycle controller目 錄摘要……………………………………………………………………………………2英文摘要………………………………………………………………………………2第一章 引言 …………………………………………………………………………3 電動自行車的意義及發(fā)展狀況……………………………………………3 …………………………………………3 電動自行車的優(yōu)點…………………………………………………4……………………………………………4第二章 控制器系統(tǒng)的分析 ……………………………………………………………5 智能控制器的系統(tǒng)框圖……………………………………………………5 系統(tǒng)主要硬件介紹…………………………………………………………6 無刷直流電動機……………………………………………………6 AT89C51…………………………………………………………… 8 MC14585B和CD4040B………………………………………………9 系統(tǒng)具體實現(xiàn)方法……………………………………………………… 10 無刷直流電動機的調速………………………………………… 11 測速電路 …………………………………………………………13 速度預置與顯示 …………………………………………………14 電機驅動電路 ……………………………………………………15 無刷直流電動機及控制器的保護……………………………… 16第三章 系統(tǒng)軟件設計………………………………………………………………18第四章 結束語………………………………………………………………………20參考文獻…………………………………………………………………………… 21附錄………………………………………………………………………………… 22摘要 電動自行車用于輕便靈活，節(jié)能環(huán)保，價格適中而得到人們的廣泛使用，成為人們短途出行的理想交通工具。該系統(tǒng)包括PWM控制方案、速度測量和顯示方案、剎車控制方案和電路保護方案等。關鍵詞：電動自行車；智能控制；脈沖寬度調制；單片機；電機保護Abstract Electric bicycle for portable and flexible, energysaving environmental protection, moderate in price and are widely used in people, an ideal vehicle for the people in the travel. At the same time, China has a huge market of bicycle, electric bicycle industry has a very broad application prospects in China, and so the development of electric bicycle has a good social significance This paper introduces a design program of intelligent control of the electronic bicycle which is based on the single chip puter system. It is derived by no brush DC motor. This system introduces speed PWM control project, speed measure and display project, brake control project, electro circuit protection project. This design is based on the single chip puter, its specialties adopt bining hardware with software for improving credibility and security.Key Words：electric bicycle ；intelligent control ；PWM。 electro circuit protection第一章 引 言隨著人們物質生活水平的提高，電動自行車作為一種新興的交通工具正在越來越多地走進人們的生活。由于電動車輕便，速度適中，安全價廉，無噪音尾氣污染，可大大提高非機動車道的通行效率，非常適合城市內單人短程出行，具有其他交通工具無法比擬的優(yōu)勢。 電動自行車的意義及發(fā)展狀況隨著人們生活水平的不斷提高，需求清潔、經(jīng)濟的動力和能源，發(fā)展路色交通工具已成為當今世界上緊迫的技術、經(jīng)濟和社會課題；相信不久的將來隨著電力電子技術不斷發(fā)展和車用電源的日趨成