【正文】 和制動(dòng)時(shí)比較大，會(huì)造成電源電壓不穩(wěn)定容易對單片機(jī)和傳感器的工作產(chǎn)生干擾，所以，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和單片機(jī)以及傳感器電路用光耦隔離。 4． 1 電源電路 V in3GND2+ 5V 1三端穩(wěn)壓器78 L 05C10. 33 μ FC20. 33 μ FC310 μ F24V 5V 圖 411 24V 直流電源經(jīng)三端穩(wěn)牙器 74L05 輸出即為單片機(jī)所要求的 +5V 電源。 大容量的 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。 4． 2 顯示電路 畢業(yè)論文 6 abfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdpD P Y _7 S E G _D PabfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdpD P Y _7 S E G _D PabfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdpD P Y _7 S E G _D PR510ΩA1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR974L S 164A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR974L S 164E 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 D108051R510ΩR510Ω+5A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR974L S 164 圖 421 顯示部分采用單片機(jī)串口通訊，以節(jié)省單片機(jī)的端口，單片機(jī)通過中斷的方式為顯示服務(wù)。驅(qū)動(dòng)器采用74LS164 串接 510 歐的限流電阻。 ADDC0809 內(nèi)部 “地址鎖存與譯碼 ”電路便能把 IN0 線上模擬電壓送入 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器此時(shí)，若單片機(jī)使 STAR 線處于高電平，則ADC0809 便開始 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)字量送入它的三態(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)提出中斷請求。單片機(jī)根據(jù) A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量輸出相應(yīng)的巨型脈沖信號(hào)。 4． 4驅(qū)動(dòng)電路及原理 下面主要對驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行一下介紹： 電動(dòng)自行車使用 24V直流電機(jī)， 對于這種小功率直流電機(jī)的調(diào)速方法一般有兩種。線性型驅(qū)動(dòng)的電路結(jié)構(gòu)和原理簡單，成本低，加速能力強(qiáng)，但功率損耗大，特別是低速大轉(zhuǎn)距運(yùn)行時(shí)，通過電阻 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)。不斷的給電樞兩端送入脈動(dòng)電壓源（即脈動(dòng)信號(hào)） 就可以使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制在指定的范圍內(nèi)。 VMIN為電動(dòng)機(jī)的最小轉(zhuǎn)速值。 VD=D * VMAX 式中 D=t/T稱為占空比 D越大 VD就越大反之亦然。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時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)， Ta Tb時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)。不同的是，在電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)， Tb這段時(shí)間內(nèi)不通過反向電流，電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)， Ta內(nèi)不通過正向電流。單 向式與雙向式相比，三極管的開關(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。 圖 445 如上圖 445左所示為雙向式調(diào)速方式下速度與占空比關(guān)系曲線，圖 315右為單向式調(diào)速方式曲線。考慮到編程時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生使 T T畢業(yè)論文 10 T T4都導(dǎo)通的情況，以至電源短路，燒毀器件。這樣無論如何，都不會(huì)出現(xiàn)因編程原因而造成電源短路的情況。 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微安，故需要先接 74LS245或者接一個(gè)三極管增加驅(qū)動(dòng)能力（ 74LS245畢業(yè)論文 11 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，這樣停車時(shí)車不至于因?yàn)閼T性滑行太遠(yuǎn)而浪費(fèi)能源。 考慮到電動(dòng)自行車對電機(jī)轉(zhuǎn)速，距離控制的要求不高，為了簡化程序和外接電路，所以沒有考慮采用閉環(huán) PWM控制，用開環(huán) PWM控制就可以實(shí)現(xiàn)自行車的功能 。 K K3為長閉觸點(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)在我們分別加以說明： 中央處理器 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。 畢業(yè)論文 13 程序存儲(chǔ)器 (ROM) 8051 共有 4096 個(gè) 8 位掩膜 ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。 并行輸入輸出 (I/O)口 8051 共有 4 組 8 位 I/O 口 (P0、 P P2或 P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。 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。 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有兩種類型，一種是程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開的形式，即哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計(jì)算機(jī)廣泛使用的程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓 (Princeton)結(jié)構(gòu)。 下圖是 MCS51 系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。現(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明： 畢業(yè)論文 15 8051 的時(shí)鐘有兩種方式，一種是片內(nèi)時(shí)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(jī)中的 803 8051 及 8751 均采用 40Pin 封裝的雙列直接 DIP 結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置， 40 個(gè)引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根， 4 組 8位共 32 個(gè) I/O口，中斷口線與 P3口線復(fù)用。P in20:接地腳。Pin40:正電源腳，正常工作或?qū)ζ瑑?nèi) EPROM 燒寫程序時(shí)，接 +5V電源。Pin19:時(shí)鐘 XTAL1 腳，片內(nèi)振蕩電路的輸入端。Pin18:時(shí)鐘 XTAL2 腳，片內(nèi)振蕩電路的輸出端。另外一種是外部時(shí)鐘方式，即將 XTAL1 接地，外部時(shí)鐘信號(hào)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(nèi)容闡述。Pin9:RESET/Vpd復(fù)位信號(hào)復(fù)用腳，當(dāng) 8051 通電，時(shí)鐘電路開始工作，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 地址開始執(zhí)行程序。此外， RESET/Vpd 還是一復(fù)用腳， Vcc 掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機(jī)內(nèi)部 RAM 的數(shù)據(jù)不丟失。 它的模數(shù)轉(zhuǎn)換原理采用逐次逼進(jìn)型，芯片由單個(gè)＋ 5V 電源供電，可以分時(shí)對 8 路輸入模擬量進(jìn)行 A／ D 轉(zhuǎn)換，典型的 A／D 轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100 微妙左右。 內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)，如圖 521 所示。 D7～ D0： 8 位數(shù)字量輸出， A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)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(fù)極性參考電源。 START：啟動(dòng) A／ D 轉(zhuǎn)換控制輸入，高電平有效。 CLK：外部輸入的工作時(shí)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(gè)地址值分別選中 8路輸入模擬量 IN0～I(xiàn)N7 之一進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。 178。 178。當(dāng)模數(shù)轉(zhuǎn)換未完成時(shí)， EOC 輸出低電平；當(dāng)模數(shù)轉(zhuǎn)換完成時(shí)， EOC 輸出高電平。 178。 178。 5． 3 永磁無刷直流電動(dòng)機(jī) 稀土永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的基本工作原理 無刷直流電動(dòng)機(jī)由電動(dòng)機(jī)主體和驅(qū)動(dòng)器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的極性，在電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器。 畢業(yè)論文 19 無刷直流電動(dòng)機(jī)的原理簡圖如圖 531所示： 圖 531 主電路是一個(gè)典型的電壓型交 直 交電路，逆變器提供等幅等頻 526KHZ調(diào)制波的對稱交變矩形波。 的 U、 V、 W方波，結(jié)合正 /反轉(zhuǎn)信號(hào)產(chǎn)生有效的六狀態(tài)編碼信號(hào)： 10 100、 1 0 01 001，通過邏輯組件處理產(chǎn)生 T1T4導(dǎo)通、 T1T6導(dǎo)通、 T3T6導(dǎo)通、 T3T2導(dǎo)通、 T5T2導(dǎo)通、 T5T4導(dǎo)通，也就是說將直流母線電壓依次加在 A+B、 A+C、 B+C、 B+A、 C+A、 C+B上，這樣轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過一對 NS極， T1T6功率管即按固定組合成六種狀態(tài)的依次導(dǎo)通。電角度，轉(zhuǎn)子跟隨定子磁場轉(zhuǎn)動(dòng)相當(dāng)于 60176。電角度，如此循環(huán)，無刷直流電動(dòng)機(jī)將產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩，拖動(dòng)負(fù)載作連續(xù)旋轉(zhuǎn)。 無刷直流電動(dòng)機(jī)的位置傳感器編碼使通電的兩相繞組合成磁場軸線位置超前轉(zhuǎn)畢業(yè)論文 20 子磁場軸線位置，所以不論轉(zhuǎn)子的起始位置處在何處，電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)瞬間就 會(huì)產(chǎn)生足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，因此轉(zhuǎn)子上不需