【正文】 用I/O口時(shí)，每個(gè)引腳可驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載；當(dāng)用作輸入時(shí)，每個(gè)端口首先置1。當(dāng)選用內(nèi)部具有程序存儲(chǔ)器的單片機(jī)時(shí)，EA信號(hào)為高電平時(shí)，對程序存儲(chǔ)器ROM的讀操作從內(nèi)部ROM延伸到外部ROM[3]。當(dāng)EA為低電平時(shí)，對程序存儲(chǔ)器ROM的讀操作限定在外部程序存儲(chǔ)器。在復(fù)位期間，ALE可以被強(qiáng)制輸出高電平。ALE信號(hào)通常連接到外部地址鎖存器的使能引腳上。ALE（30腳）——地址鎖存信號(hào)，并且輸出高電平時(shí)有效。（29腳）——該端口低電平有效，同時(shí)也是外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端。當(dāng)需要外部時(shí)鐘時(shí)，這個(gè)引腳只有接地才能使時(shí)鐘生效。當(dāng)需要外部時(shí)鐘時(shí)，這個(gè)引腳可以作為外部時(shí)鐘的輸入端口。GND（20腳）——接地端。本身體積小，為了增加其功能，許多管腳具有兩個(gè)功能[2]。單片機(jī)最常用的是40引腳雙列直插式集成電路芯片。因?yàn)镾TC89C52具有高靈活度、高效率的特點(diǎn)為應(yīng)用系統(tǒng)提供了很大便利。MCS51作為STC89C52的核心，并且做了很多更新改良，這樣使STC89C52具備了更多的功能。LCD的基本顯示原理就是這樣。比如說第一行的明暗對應(yīng)RAM區(qū)的000H——00FH的16個(gè)字節(jié)。（4）功耗低：在功耗方面液晶顯示器比其它顯示器要省電得多，因?yàn)橐壕э@示器消耗的電能主要用于內(nèi)部電路以及芯片的驅(qū)動(dòng)。（2）數(shù)字式接口：液晶顯示器通過串行口與單片機(jī)系統(tǒng)接口連接操作起來更加便利而且可靠。 液晶顯示電路顯示模塊采用LCD1602來實(shí)現(xiàn)在本系統(tǒng)中，采用占用I/O資源少，功耗低，體積小，顯示字符多的1602液晶顯示器作為顯示器件。電路中電容用來補(bǔ)償頻率，這樣可以防止穩(wěn)壓器產(chǎn)生過多的自激振蕩，而且這樣也可以減少電路產(chǎn)生的高頻干擾[1]。LM78XX系列輸出電壓分別有：5V、6V、8V、9V、10V、12V、15V、18V、24V。這一系列的集成穩(wěn)壓型號(hào)中，LM78XX其中XX表示的是經(jīng)過三端穩(wěn)壓器輸出來的電壓大小。選用LM78/LM79系列三端穩(wěn)壓電源，可以極大地減少外圍電路的元件。具體的各部分電路以及所用到的芯片和元件將會(huì)在各個(gè)部分中詳細(xì)進(jìn)行介紹。 系統(tǒng)方案確定經(jīng)過兩種設(shè)計(jì)方案的比較，并且根據(jù)任務(wù)要求，第二種方案更加適合本課題的需要，相對來說第二種方案程序設(shè)計(jì)比較簡單操作起來更為方便，因此選擇第二種方案來進(jìn)行本次課題設(shè)計(jì)。STC89C52擁有方便的8位處理器以及可在系統(tǒng)可編程Flash。 單片機(jī)選擇STC89C52是具有損耗小，性能好的CMOS八位微處理器，片內(nèi)有8K的快速擦除、寫入、可重復(fù)編程的存儲(chǔ)器。由于有這樣的設(shè)計(jì)就使得無刷直流電動(dòng)機(jī)不會(huì)產(chǎn)生換向火花，失去了電磁干擾，使用時(shí)間變長，運(yùn)行起來更加可靠。無刷直流電機(jī)的電樞繞組被安裝在定子上。無刷直流電機(jī)沒有換向器以及電刷所構(gòu)成的機(jī)械接觸機(jī)構(gòu)，這是它最大的特色。現(xiàn)在無刷直流電動(dòng)機(jī)已經(jīng)成為一種重要的元件，并且被廣泛的應(yīng)用于新型科學(xué)技術(shù)以及軍事裝備中。所以經(jīng)過考慮選擇采用脈寬調(diào)制方式控制直流電動(dòng)機(jī)。調(diào)控小功率的直流電動(dòng)機(jī)一般會(huì)使用脈寬調(diào)制的方法控制轉(zhuǎn)速。單片機(jī)計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速以后，再顯示到LCD1602上面。通過串行口通訊來連接液晶顯示和單片機(jī)，可以充分利用單片機(jī)的端口，液晶顯示依靠單片機(jī)的中斷來工作。當(dāng)輸入端因?yàn)椴豢深A(yù)知的原因而短路的時(shí)候，二極管可以給電容一個(gè)放電通路。電路中電容用來補(bǔ)償頻率，這樣可以防止穩(wěn)壓器產(chǎn)生過多的自激振蕩，而且這樣也可以減少電路產(chǎn)生的高頻干擾。電壓調(diào)速的實(shí)現(xiàn)方法有多種，在應(yīng)用單片機(jī)輸出控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)速的場合，比較便于實(shí)現(xiàn)而且調(diào)整性能良好的是脈沖寬度調(diào)制（PWM）技術(shù)。 系統(tǒng)方案二本設(shè)計(jì)的基本思想是以STC89C52為核心器件，從而控制電動(dòng)自行車的行駛。速度給定速度調(diào)節(jié)PWM斬波邏輯分配電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測相繞組電流檢測功率開關(guān)電路直流無刷電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 調(diào)速系統(tǒng)框圖調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)對電動(dòng)自行車和蓄電池的需要，設(shè)置保護(hù)電路等其他防護(hù)措施。電機(jī)剛開始啟動(dòng)時(shí)，速度變化快，電流輸入信號(hào)大，得到較高的輸出占空比，電動(dòng)機(jī)所得到的平均電壓提高。PSOC片上系統(tǒng)具有很靈活的特性，控制效果可以達(dá)到很好的程度，并且可以增加系統(tǒng)的可靠性、安全性以及快速性。 系統(tǒng)方案一關(guān)于通過PSOC單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，單片機(jī)產(chǎn)生PWM脈沖信號(hào)來完成信號(hào)檢測、控制系統(tǒng)的任務(wù)。（4）電動(dòng)車使用的電機(jī)應(yīng)能夠在車子速度減慢時(shí)實(shí)現(xiàn)能量回收，把減速的能量傳輸給蓄電池，提高電動(dòng)車能量的利用率，在摩托車這種情況上是不能實(shí)現(xiàn)的。（3）電動(dòng)車用電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍應(yīng)該比較寬。因此，對電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有很高的要求。在現(xiàn)如今的城鄉(xiāng)大小街道上，電動(dòng)自行車越來越普及，并且大有取代傳統(tǒng)自行車的趨勢。在我國自行車的使用量相當(dāng)大，在很長一段時(shí)期內(nèi)，自行車仍將是老百姓出行最方便常用的交通工具。雖然目前電動(dòng)車在能源利用和行駛距離方面的表現(xiàn)還未能達(dá)到理想程度，但已經(jīng)可以滿足人們出行的基本要求。二十一世紀(jì)，能源緊缺和環(huán)境污染給人類帶來了巨大的生存壓力，越來越多的聲音呼喚人類盡快的改善自身的自然生存環(huán)境，減少對環(huán)境的污染，更多使用綠色能源。現(xiàn)代社會(huì)的不斷發(fā)展，石油煤炭等不可再生能源持續(xù)消耗，清潔可再生能源的需求越加明顯，電動(dòng)自行車已經(jīng)成為了當(dāng)今世界各國急需開發(fā)的新型交通工具。因此電動(dòng)車的技術(shù)發(fā)展也獲得了巨大成果。自從進(jìn)入70年代以后，中東石油問題爆發(fā)并且人類逐漸認(rèn)識(shí)到環(huán)境問題日益加重，電動(dòng)車的研究再次成為人類關(guān)注的熱點(diǎn)。起初燃油汽車技術(shù)快速發(fā)展，電動(dòng)車卻未能在能源和行駛里程的研究上取得突破性成果。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 44 頁 共 44 頁1 緒論電動(dòng)車比燃油車有更長的發(fā)展史。世界第一輛機(jī)動(dòng)車就是電動(dòng)車而不是燃油車。在上世紀(jì)20年代初到80年代末這段時(shí)間里，電動(dòng)車一直沒有得到重視。近年來，許多國家投入了大量資金和人才到電動(dòng)車開發(fā)研究領(lǐng)域。雖然電動(dòng)車的能源和行駛距離方面至今還沒有得到令人非常滿意的突破，但是電動(dòng)車的前景依然值得人們繼續(xù)不斷的開發(fā)和改善相關(guān)技術(shù)。雖然智能電動(dòng)自行車在能源和續(xù)航時(shí)間的開發(fā)領(lǐng)域里，至今都沒有取得突破性的成果，然而智能電動(dòng)車光明的未來前景仍然激勵(lì)著人類堅(jiān)持不懈地研究新型電動(dòng)自行車，不斷完善和改良其性能。為了推動(dòng)這一倡導(dǎo)的發(fā)展，世界各國各地區(qū)的相關(guān)政府機(jī)關(guān)、學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域、工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域都在加大對電動(dòng)自行車開發(fā)研究的投資資金和人才派遣力度，以推進(jìn)電動(dòng)自行車商品化的進(jìn)度。從技術(shù)不斷發(fā)展的方面來看，相信在經(jīng)過漫長而艱難的研究開發(fā)歷程以后，電動(dòng)自行車將會(huì)獲得的技術(shù)突破，有望成為二十一世紀(jì)的重要交通工具。近年來，人民生活水平不斷提高，一種以蓄電池為能的自行車用其輕便、安全、省時(shí)、省力、低能耗、零排放、低噪音、有利于創(chuàng)造綠色人居環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，贏得了越來越受到人民群眾的喜愛。電動(dòng)車電機(jī)的基本要求：（1）電動(dòng)車的運(yùn)行，相比于一般的工業(yè)應(yīng)用有所區(qū)別，相當(dāng)復(fù)雜。（2）電動(dòng)車使用的電動(dòng)機(jī)應(yīng)具備瞬時(shí)功率大，過載能力比較強(qiáng)、加速的性能比較好，使用壽命相對長的特點(diǎn)。在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)運(yùn)行時(shí)，低速運(yùn)行需要具有較大的轉(zhuǎn)矩，從而能夠達(dá)到起動(dòng)和爬坡的需求；在恒功率運(yùn)行時(shí)，低轉(zhuǎn)矩運(yùn)行需要具有較高的速度，從而達(dá)到車在平坦的路面可以高速行駛的要求。2 總體方案論證總體方案論證部分選取了兩個(gè)方案進(jìn)行比較，一個(gè)方案是采用PSOC單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車調(diào)速系統(tǒng)，另一個(gè)方案則是使用STC89C52單片機(jī)實(shí)現(xiàn)課題要求的方案。采用霍爾元件檢測電動(dòng)機(jī)所在的位置信號(hào)與當(dāng)前轉(zhuǎn)速，用場效應(yīng)管MOSFET進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換。PSOC單片機(jī)通過霍爾元件測出頻率，經(jīng)過換算以后間接得到電機(jī)轉(zhuǎn)速。這樣可以使電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)的一段時(shí)間內(nèi)擁有一個(gè)較高的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，但這是電流輸入信號(hào)需要被限制從而可以減少因啟動(dòng)電流太大而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)損壞。在電動(dòng)車運(yùn)行時(shí)，通過電流中斷保護(hù)電動(dòng)機(jī)的方法最為有效。以STC89C52為核心所組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)速度顯示，速度控制，采用改變電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓的方法實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速?？刂齐娐夫?qū)動(dòng)電路直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器液晶顯示單片機(jī) 系統(tǒng)框圖 電源電路220V電壓經(jīng)過變壓器調(diào)整過后變?yōu)?2V電壓，在經(jīng)過L7805三端穩(wěn)壓器以后，可以輸出單片機(jī)工作所需要的+5V的電壓，作為工作電源。二極管用來起保護(hù)作用，電解電容具有較大容量，這樣可以降低穩(wěn)壓電源輸入電路以后產(chǎn)生的低頻干擾。 顯示電路顯示部分使用LCD1602液晶顯示，1602液晶也可以稱做1602字符型顯示液晶，數(shù)字、字母、符號(hào)等信號(hào)都可以用LCD1602來顯示在它的點(diǎn)陣型液晶模塊上面。LCD1602的表示為是十六乘以二，意思是每行有16個(gè)字符的顯示空間，可以顯示兩行。 速度控制原理電動(dòng)車所使用的電源電壓一般都比較小。脈寬調(diào)制是一種經(jīng)常被工程師使用的調(diào)速方法，這種調(diào)速方法擁有很多的優(yōu)點(diǎn)：調(diào)速特性好、過載能力較大、可以頻繁承受負(fù)載沖擊、調(diào)速區(qū)間大、可以頻繁瞬間啟動(dòng)、制動(dòng)等。 無刷直流電動(dòng)機(jī)無刷直流電機(jī)是一種新型的直流電機(jī)，它伴隨著迅猛發(fā)展起來的電子信息技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。法拉第電磁感應(yīng)技術(shù)作為無刷直流電機(jī)的基礎(chǔ)，然后加以電子、數(shù)字技術(shù)輔助，加上各種物理原理支持，這些都寄予了無刷直流電動(dòng)機(jī)強(qiáng)大的生命力。無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子是永磁體所構(gòu)成的，減少了能量的消耗。這樣的設(shè)計(jì)減少了熱量的產(chǎn)生，便于散熱。同時(shí)無刷直流電動(dòng)機(jī)可以快速的實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速，這樣的特性使得它很適合用于電動(dòng)自行車。MCS51作為STC89C52的核心，并且做了很多更新改良，這樣使STC89C52具備了更多的功能。STC89C52有高靈活度、高效率的特點(diǎn)使系統(tǒng)設(shè)計(jì)變得更為簡單。3 硬件電路設(shè)計(jì)硬件電路設(shè)計(jì)主要分為電源電壓轉(zhuǎn)換電路、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電動(dòng)機(jī)調(diào)速、液晶顯示電路、速度控制電路幾大部分。 電源電路單片機(jī)所需要的+5V電源需要通過三端穩(wěn)壓器LM7805將12V電源轉(zhuǎn)換以后得到。在芯片內(nèi)部電路有過流和過熱的保護(hù)電路。例如LM7808的含義就是三端穩(wěn)壓輸出電壓為正8V，LM7910含義是三端穩(wěn)壓輸出電壓為負(fù)10V。 電源電路圖220V電壓經(jīng)過變壓器調(diào)整過后變?yōu)?2V電壓，在經(jīng)過L7805三端穩(wěn)壓器變壓以后，可以輸出單片機(jī)工作所需要的+5V的電壓，作為工作電源。二極管用來起保護(hù)作用，電解電容具有較大容量，這樣可以降低穩(wěn)壓電源輸入電路以后產(chǎn)生的低頻干擾，當(dāng)輸入端口因?yàn)椴豢深A(yù)知的原因而短路的時(shí)候，二極管可以給電容一