【正文】 能量的利用率，這在內(nèi)燃機(jī)的摩托車上是不能實(shí)現(xiàn)的。 　電動(dòng)車用電動(dòng)機(jī)應(yīng)在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)，具有高的效率，以提高1次充電的續(xù)駛里程。 　另外還要求電動(dòng)車用電動(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。 　永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是一種高性能的電動(dòng)機(jī)。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)沒(méi)有換向火花，沒(méi)有無(wú)線電干擾，壽命長(zhǎng)，運(yùn)行可靠，維修簡(jiǎn)便。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)車中有著很好的應(yīng)用前景。 永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)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)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。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。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，但是又必須能使車行駛自如?？刂坪诵牟捎?1單片機(jī)，控制系統(tǒng)與電路用光耦完全隔離以避免干擾。：4 電路設(shè)計(jì)控制電路主要由電源電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、單片機(jī)接口電路、顯示電路四個(gè)部分。傳感器的電源直接使用24V蓄電池，單片機(jī)的電源則通過(guò)三端穩(wěn)壓器78L05將24V電源轉(zhuǎn)換到5V。電路中接入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。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C3兩端電壓作用于調(diào)整管的be解結(jié)，造成調(diào)整管be結(jié)擊穿而損壞。靜態(tài)顯示原理：MCS51單片機(jī)串行口方式0為移位寄存器方式，外接6片74LS164作為6位LED顯示器的靜態(tài)顯示接口，把8051的RXD作為數(shù)據(jù)輸出線，TXD作為移位時(shí)鐘脈沖。其中A、B（第2腳）為串行數(shù)據(jù)輸入端，2個(gè)引腳按邏輯與運(yùn)算規(guī)律輸入信號(hào)，共一個(gè)輸入信號(hào)時(shí)可并接。每一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的上升沿加到T端時(shí)，移位寄存器移一位，8個(gè)時(shí)鐘脈沖過(guò)后，8位二進(jìn)制數(shù)全部移入74LS164中。Q1…Q8（第36和1013引腳）并行輸出端分別接LED顯示器的hg段碼控制：如送段碼73H時(shí)，顯示P以此類推，：顯示位碼hgfedcbap0111001173H1000000080H10000011003H2100110119BH3100011118FH410110110B6H510101101ADH610111101BDH70000011107H810111111BFH910101111AFH0001111113FHe10111101B9Hn0010001123Hd100111109EH暗0000000000H直流電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為190轉(zhuǎn)/分大約需要三位數(shù)碼管顯示。打開(kāi)系統(tǒng)電源后由電位器控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，IN0IN6線上那一路模擬電壓被換成數(shù)字量由ADDAADDC線上的地址決定。此時(shí)，若單片機(jī)使STRA線處于高電平，則ADC0809便開(kāi)始A/D轉(zhuǎn)換，一旦A/D轉(zhuǎn)換完成，ADC0809一方面把A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量送入它三態(tài)輸出緩沖器，另一方面又使EOC線變?yōu)楦唠娖较騿纹瑱C(jī)提出中斷請(qǐng)求。脈沖信號(hào)經(jīng)74LS254放大后經(jīng)光電耦合控制繼電器。線性型驅(qū)動(dòng)的電路結(jié)構(gòu)和原理簡(jiǎn)單，成本低，加速能力強(qiáng)，但功率損耗大，特別是低速大轉(zhuǎn)矩運(yùn)行時(shí)，通過(guò)電阻R的電流大，發(fā)熱厲害，損耗大。因此決定采用PWM方式控制直流電機(jī)。直流電機(jī)的具體調(diào)速過(guò)程是：先讓它啟動(dòng)一段時(shí)間，然后切斷電源，電動(dòng)機(jī)因慣性而降速轉(zhuǎn)動(dòng)。：Vmax為電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)速值，Vmin為電動(dòng)機(jī)的最小轉(zhuǎn)速值，VD為二者的平均值。：因此，電動(dòng)機(jī)的平均轉(zhuǎn)速VD就可以有占空比D加以控制。當(dāng)Ta=Tb時(shí)電機(jī)停轉(zhuǎn)，TaTb電機(jī)正轉(zhuǎn)，TaTb電機(jī)反轉(zhuǎn)。其調(diào)速原理基本與雙向相同，單向式與雙向式相比，三極管的開(kāi)關(guān)頻率少一半，比較不容易發(fā)生上下三極管導(dǎo)通而造成電源短路的情況，故可靠性有所提高，但控制性能比雙向式稍差。綜合以上兩種方式的優(yōu)缺點(diǎn)，并考慮到電動(dòng)自行車對(duì)調(diào)速精度要求不太高，以及省電、器件損耗等方面因素，決定采用單向式PWM；考慮到編程時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生使TTTT4都導(dǎo)通的情況，以致電源短路，燒毀器件。這樣無(wú)論如何，都不會(huì)出現(xiàn)因編程原因而造成電源短路的情況。為了避免干擾，采用光電隔離，單片機(jī)和電機(jī)采用兩套電源，4N26光耦一般需要2mA以上的驅(qū)動(dòng)電流，由于單片機(jī)的輸出電流只有幾百毫安，故需要先接74LS245或者接一個(gè)三極管增加驅(qū)動(dòng)能力（74LS245的高電平驅(qū)動(dòng)能力為15mA）。另外，在達(dá)林頓管的C極和電源的正極之間接一個(gè)耐流為2A的二極管，這樣在關(guān)斷電源后，使繼電器反相，可以讓電機(jī)放電，這樣停時(shí)車不至于因?yàn)閼T性滑行太遠(yuǎn)而浪費(fèi)能源?？紤]到電動(dòng)自行車對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速距離控制要求不高，為了簡(jiǎn)化程序和外接電路，所以沒(méi)有考慮采用閉環(huán)PWM控制，用開(kāi)環(huán)PWM控制和就可以實(shí)現(xiàn)自行車的功能。KK2為常閉觸點(diǎn)，所以電動(dòng)機(jī)加正向電壓。電動(dòng)機(jī)加反向電壓。通過(guò)改變Ta、Tb的占空比即可改變轉(zhuǎn)速。8051單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在我們分別加以說(shuō)明：(1) 中央處理器(CPU)中央處理器(CPU)是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。(4) 定時(shí)/計(jì)數(shù)器（ROM）8051有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。(6) 全雙工串行口(7) 中斷系統(tǒng)8051具備較完善的中斷功能，有兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇(8) 時(shí)鐘電路8051內(nèi)置最高頻率達(dá)12MHz的時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時(shí)序，但8051單片機(jī)需外置振蕩電容。Pin40:正電源腳，正常工作或?qū)ζ瑑?nèi)EPROM讀寫程序時(shí)，接+5V電源。Pin18:時(shí)鐘XTAL2腳，片內(nèi)振蕩電路的輸出端。Pin9:RESET/Vpd復(fù)位信號(hào)復(fù)用腳，當(dāng)8051通電，時(shí)鐘電路開(kāi)始工作，在RESET引腳上出現(xiàn)24個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。RESET由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000H地址開(kāi)始執(zhí)行程序。而訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器時(shí)，ALE端將有一個(gè)1/6時(shí)鐘頻率的正脈沖信號(hào)，這個(gè)信號(hào)可以用于識(shí)別單片機(jī)是否工作，也可以當(dāng)作一個(gè)時(shí)鐘向外輸出。如果單片機(jī)是EPROM，在編程其間，將用于輸入編程脈沖。 A/ D轉(zhuǎn)換芯片（1）內(nèi)部結(jié)構(gòu)ADC0809芯片是最常用的8位模數(shù)轉(zhuǎn)換器。在同類產(chǎn)品中，ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器的分辨率、轉(zhuǎn)換速度和價(jià)位都居首位。多路開(kāi)關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。（2）引腳結(jié)構(gòu) ADC0809引腳結(jié)構(gòu)圖IN0－IN7：8條模擬量輸入通道 ADC0809對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是0－5V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過(guò)程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。 ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。A，B和C為地址輸入線，用于選通IN0－IN7上的一路模擬量輸入。ST為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。OE為輸出允許信號(hào)，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。D7－D0為數(shù)字量輸出線。因ADC0809的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)必須由外界提供，通常使用頻率為500KHZ，VREF（＋），VREF（－）為參考電壓輸入。定子繞組做成三相對(duì)稱星行接法，同三相異步電動(dòng)機(jī)十分相似。在定轉(zhuǎn)子形成的氣隙中產(chǎn)生NS級(jí)相間的方波磁場(chǎng)，所以也把這種電動(dòng)機(jī)稱為“方波電動(dòng)機(jī)”。驅(qū)動(dòng)器組成： 作為控制中樞的單片子；作為電子換向的由IGBT或M