【正文】 B L E9S T A R T6r e f ( + )12C L O C K10A D C 08 0910K12 M H ZE A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E /P30T X D11R X D108051C130 P FC130 P F+51 23≥1A74 A L S 02456≥1B74 L S 028910≥1C74 L S 02 電動自行車調速系統(tǒng)的設計 7 打開系統(tǒng)電源后由電位器控制電動機轉速， IN0IN6 線上那一路模擬電壓被轉換成數(shù)字量由 ADDAADDC 線上的地址決定。單片機檢測和響應該中斷請求后就通過使 rd 非變?yōu)榈碗娖蕉?OE 線變高，以便可以從 2128 引線上取走 A/D 轉換后的數(shù)字量。脈沖信號經74LS245 放大后經光電藕荷控制繼電器。 一種 線性型 ： 使用功率三極管作為功率放大器的輸出控制直流電機。 另一種 脈寬調制 型： 脈寬調速（ PULSE WIDE MODULATION——PWM）較常用的 一種調速方式 ，這種調速方式有調速特性優(yōu)良、調整平滑、調速范圍廣、過載能力大，能承受頻繁的負載沖擊，還可以實現(xiàn)頻繁的 無級快速啟動、制動和反轉的等優(yōu)點。永磁式直流電機脈寬調速原理 永磁式直流電動機電機轉速由電樞電壓 UD決定，電樞電 UD越高電機轉速越快，電樞電壓 UD降為 0V，電機就停轉。在轉速降到一定限度時使電動機再次接通電動機因此而再次加速。如圖 441 所示 ： 江南大學畢業(yè)設計論文 8 脈沖信號 ： t T 轉速： VMAX VD VMIN 圖 441 VMAX為電動機的最大轉速值。 VD為二者的平均值。平均轉速和電樞上的脈沖占空比 D 之間的關系如 442圖： VD（平均速度） 0 1 D（占空比） 圖 442 由 圖可知，平均轉速與占空比并非完全的線性關系，但可以 近似的看成是線性關系。 PWM 調速分為雙向式和單向式兩種 電動自行車調速系統(tǒng)的設計 9 一種雙向式 在一個脈沖周期內 (T=Ta＋ Tb)， T1和 T3導通的時間為 Ta， T2和 T4導通的時間為 Tb，這樣在 Ta 這段時間內，電機通過的是正向電流，在 Tb這段時間內為反相電流。 另一種單向式 單向式的電路更雙向式相同。其調速原理基本與雙向式相 同。外特性、低速性能也不如雙向式好。 綜合以上兩種方式的優(yōu)缺點，并考慮到電動自行車對調速精度要求不太高，以及省電，器件損耗等各方面因素，決定采用單向式 PWM。由于采用單片機控制電機，如果單片機的電 源采用與電機同一電源，雖然經過穩(wěn)壓、濾波，但是單片機仍然容易受到電機以及繼電器的干擾，為了避免干擾，采用光電隔離，單片機和電機采用兩套電源。光耦的輸出再接給達林頓管，考慮到電機的短路電流有 2A，故選用 TIP132 型號的達林頓管（允許通過的最大瞬時江南大學畢業(yè)設計論文 10 電流為 8A）。因此時以關斷了電源，要將電動車停下來而采取的無謂制動不能將電能回饋給蓄電池。 脈沖信號 Ta Tb 工作時 Ta 為高電平，通過光耦驅動復合管 T導通，此時 Tb為高電平通過光耦使三極管導通，繼電器各線圈被短路。當 Tb 為 底電平時所有繼電器得電，常開觸點閉合常閉觸點打開， KK3 斷開 K K4導通。如果保證 TaTb 則電動機正轉。 5 主要器件性能及原理 5． 1 MCS51 單片機內部結構 8051 是 MCS51 系列單片機的典型產品，我們以這一代表性的機型進行系統(tǒng)的講解。 數(shù)據(jù)存儲器 (RAM) 8051 內部有 128 個 8 位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和 128 個專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的的 RAM 只有 128個，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運算的中間結果或用戶定義的字型表。 定時 /計數(shù)器 (ROM) 8051 有兩個 16 位的可編程定時 /計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或計數(shù)產生中斷用于控制程序轉向。 全雙工串行口 8051 內置一個全雙工串行通信口，用于與其它設備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當同步移位器使用。 時鐘電路 8051 內置最高頻率達 12MHz 的時鐘電路，用于產生整個單片機運行的脈沖時序，但 8051 單片機需外置振蕩電容。 INTEL 的 MCS51 系列單片機采用江南大學畢業(yè)設計論文 12 的是哈佛結構的形式，而后續(xù)產品 16 位的 MCS96 系列單片機則采用普林斯頓結構。 的引腳說明 MCS51 系列單片機中的 803 8051 及 8751 均采用 40Pin 封裝的雙列直接 DIP 結構，右圖是它們的引腳配置， 40 個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根， 4 組 8 位共 32 個 I/O 口，中斷口線與 P3 口線復用。 Pin19:時鐘 XTAL1 腳，片內振蕩電路的輸入端。 8051 的時鐘有兩種方式，一種是片內時鐘振蕩方式，但需在 18 和 19 腳外接石英晶體 (212MHz)和振蕩電容，振蕩電容的值一般取 10p30p。 MCS51 系列單片機中的 803 8051 及 8751 均采用 40Pin 封裝的雙列 直接 DIP結構，右圖是它們的引腳配置， 40個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根， 4 組 8 位共 32個 I/O 口，中斷口線與 P3 口線復用。 Pin40:正電源腳，正常工作或對片內 EPROM 燒寫程序時，接 +5V電源。 江南大學畢業(yè)設計論文 14 Pin18:時鐘 XTAL2 腳，片內振蕩電路的輸出端。另外一種是外部時鐘方式，即將 XTAL1 接地，外部時鐘信號從 XTAL2 腳輸入。輸入輸出 (I/O)引腳： Pin39Pin32 為 輸入輸出腳， Pin1Pin1 為 輸入輸出腳，Pin21Pin28 為 輸入輸出腳， Pin10Pin17 為 輸入輸出腳，這些輸入輸出腳的功能說明將在以下內容闡述。Pin9:RESET/Vpd復位信號復用腳，當 8051 通電，時鐘電路開始工作，在 RESET引腳上出現(xiàn) 24 個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復位。 RESET 由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從 0000H 地址開始執(zhí)行程序。此外， RESET/Vpd還是一復用腳， Vcc掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機內部 RAM 的數(shù)據(jù)不丟失。 它的模數(shù)轉換原理采用逐次逼進型，芯片由單個＋ 5V 電源供電，可以分時對 8 路輸入模擬量進行 A／ D 轉換，典型的 A／ D 轉換時間為 100 微妙左右。 內部邏輯結構，如圖 521 所示。 D7～ D0： 8 位數(shù)字量輸出， A／ D 轉換結果。 IN0～ IN7： 8 路模擬電量輸入，可以是： 0～ 5V或者－ 5V～＋ 5V或者－ 10V～ +10V。 +VREF：正極性參考電源。－ VREF：負極性參考電源。 START：啟動 A／ D 轉換控制輸入，高電平有效。 CLK：外部輸入的工作時鐘，典型頻率為 500KHz。 ALE：地址鎖存控制輸入，高電 平開啟接收 3 位地址碼，低電平鎖存地址。 CBA： 3 位地址輸入，其 8 個地址值分別選中 8 路輸入模擬量 IN0～ IN7 之一進行模數(shù)轉換。 178。 178。當模數(shù)轉換未完成時， EOC 輸出低電平；當模數(shù)轉換完成時， EOC 輸出高電平。 178。 178。 5． 3 永磁無刷直流電動機 稀土永磁無刷直流電動機的基本工作原理 無刷直流電動機由電動機主體和驅動器組成，是一種典型的機電一體化產品。電動機的轉子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測電動機轉子的極性，在電動機內裝有位置傳感器。 電動自行車調速系統(tǒng)的設計 17 無刷直流電動機的原理簡圖如圖 531所示： 主電路是一個典型的電壓型交 直 交電路，逆變器提供等幅等頻 526KHZ 調制波的對稱交變矩形波。 的 U、 V、 W 方波，結合正 /反