【正文】 動機，轉子位置傳感器和位置傳感器組成，它的原理框圖如下 35圖所示，圖中直流電源通過開關線路向電動機定子繞組供電，電動機轉子位置由位置傳感器檢測并提供信號去觸發(fā)開關線路中的功率開關元件使之導通或截止，從而控制電動機的轉動。動機的定子繞組多做成三相對稱星形接法，同三相異步電動機十分相似。驅動器由功率電子器件和集成電路等構成，其功能是：接受電動機的啟動、停止、制動信號，以控制電動機的啟動、停止和制動；接受位置傳感器信號和正反轉信號，用來控制逆變橋各功率管的通斷，產(chǎn)生連續(xù)轉矩；接受速度指令和速度反饋信號，用來控制和調整轉速；提供保護和顯示等等。由于定子磁場軸線可視作同轉子軸線垂直，在鐵芯不飽和的情況下，產(chǎn)生的平均電磁轉矩與繞組電流成正比，這正是他勵直流電動機的電流 轉矩特性。 無刷直流電動機的轉速設定，取決于速度指令 V的高低，如果速度指令最大值為 +5V對應的最高轉速，那么 +5V以下任何電平即對應相當?shù)霓D速現(xiàn)了變定?？梢哉f，無刷直流電動機在允許的電壓波動范圍內，在允許的過載能力以下，其穩(wěn)態(tài)轉速與指令轉速相差在 1%左右，并可在調范圍內恒轉矩運行。 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。 （ 1） 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 36所示 ： Vmax為電動機的最大轉速值。 VD為二者的平均值。 圖 36 電機轉速范圍 平均轉速和電樞上的脈 沖占空比 D之間的關系如 37圖知，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 ： 圖 37 平均轉速與占空比的關系 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。 遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院論文 17 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?？紤]到電動自行車對電機轉速，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控制就可以實現(xiàn)自行車的功能。讓信號保持為數(shù)字形式可將噪聲影響降到最小。 對噪聲抵抗能力的增強是 PWM相對于模擬控制的另外一個優(yōu)點，而且這也是在某些時候將 PWM用于通信的主要原因。在接收端，通過適當?shù)?RC或 LC網(wǎng)絡可以濾除調制高頻方波并將信號還原為模擬形式。 測速電路 測速電路設計 測速電路如圖 39所示。（ V=S/T） 圖 39 測速電路 把三個小磁鐵平均分布在被測的轉動的車輪邊緣，固定好，小磁鐵 與霍爾傳感器的相對位置在車輪轉動過程中發(fā)生變化，當小磁鐵轉動到霍爾傳感器附近時，傳感器的輸出端 Vout產(chǎn)生一個低電平，將此低電平接到單片機的 T0/。而當車輪轉動一圈后使得第一個小磁鐵再次靠近霍爾傳感器，傳感器把第四個霍爾信號發(fā)到單片機上的 T0/ ，停止計時。 速度傳感器 （ 1） 霍爾傳感器 A3144的選擇 當前市場上的大多數(shù)電動車都采用霍爾傳感器來測速，常見的為 A3144。 它的優(yōu)點有：自動化或工業(yè)應用中穩(wěn)定性好；工作電壓為 —— 24V，不需提供準確工作電壓；集電極輸出 25mA電流，兼容數(shù)字邏輯；具有反向保護電池功能；觸發(fā)電壓小，可用永磁體；外形小，重量輕，易于安裝，使用方便；抗外磁場干擾能力強。 遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院論文 19 目前，霍爾傳感器技術是未來電動自行車發(fā)展的方向，也是一個有待突破的瓶頸。根據(jù)霍爾效應，人們用半導體材料制成的元件叫霍爾元件。 由于霍爾元件產(chǎn)生的電勢差很小，故通常將霍爾元件與放大器電路、溫度補償電路及穩(wěn)壓電源電路等集成在一個芯片上，稱之為霍爾傳感器。 圖 311 霍爾傳感器 如 312所示，在非磁性材料的圓盤邊上粘一塊磁鋼，霍爾傳感器放在靠近圓盤邊緣處，圓盤旋轉一周，霍爾傳感器就輸出一個脈沖，從而可測出轉數(shù)（計數(shù)器），若接入頻率計，便可測出轉速。 遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院論文 20 圖 312 霍爾傳感器測轉速或轉數(shù) 顯示電路 顯示電路設計 顯示部分采用兩個八段數(shù)碼管直接與單片機 LPC933口連接，利用兩個 PNP最為位選，當基極為低電平時導通，高電平時截止，采用動態(tài)顯示，如圖 313所示。其中段碼線占用一個 8位 I/O口 P0，而位選線占用一個 2位 I/O口，即將 、 LED顯示管的片選端。因此，在同一時刻，如果各位的位選線都處于選通狀態(tài)的話， 3位 LED將顯示相同的字符。這樣，在同一時刻， 2位LED中只有選通的那一位顯示出字符，而其他一位則是熄滅的。如此循環(huán)下去，就可以使各位顯示出將要顯示的字符。 LED不同位顯示的時間間隔應根據(jù)實際情況而定。另外，顯示位數(shù)增多，也將占用大量的 CPU時間，因此動態(tài)顯示的實質是以犧牲 CPU時間來換取器件的減少。半導體數(shù)碼管是分段式半導體顯示器件，其基本結構是 PN結，即用發(fā)光二極管（ LED）組成字型來來顯示數(shù)字。 （ 1）八段 LED數(shù)碼顯示器的結構： 單片機中經(jīng)常使用 7段 LED來顯示數(shù)字，也就是用 7個 LED構成字型“ 8”， 并另外用一個圓點 LED來顯示小數(shù)點，也就是說一共有 8個 LED，構成了“ 8.”的字型，如圖 314所示。一個 8段 LED 由 8 個發(fā)光二極管組成，其中 7個發(fā)光二極管構成字型“ 8”的各個筆劃。數(shù)碼管的外形結構如圖所示。本設計采用共陰極結構。通常，公共陽極接高電平（一般接電源），其它管腳接段驅動電路輸出端。根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯 示出各種數(shù)字或字符。 共陰極數(shù)碼管的 8個發(fā)光二極管的陰極（二極管負端）連接在一起。當某段驅動電路的輸出端為高電平時，則該端所連接的字段導通并點亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。 遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院論文 23 4 軟件系統(tǒng)設計 主程序設計 圖 41 將單 片機從控制信號的采集處理和輸出，測速信號的采集處理和輸出等各項功能以流程圖的形式展現(xiàn)出來。 A/D 轉換器轉換完成后向單片機提出中斷請求 INT0，單片機響應中斷后，讀A/D 轉換結果，然后單片機的寫信號 WR HE 控制 ADC 的地址鎖存和轉換啟動。 車輪轉一圈霍 爾傳感器發(fā)出三個脈沖信號，如圖 43所示 T1 在 T0計一個數(shù)時開始計時，輪圈轉一周后，即 TL0=4 時， T1停止計時。 遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院論文 25 圖 43 T0 中斷服 務 程序流程 圖 遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院論文 26 5 結論 經(jīng)過 努力，我設計的 以 單片機控制的 電動自行車 終于完成了。 在 系統(tǒng)的 設計中 ， 為了少走彎路和節(jié)省時間，應充分考慮抗干擾性能的要求，避免在設計完成后再去進行抗干擾的補救措施。在抗干擾設計中，軟件抗干擾是被動措施，而硬件抗干擾是主動措施，只要認真分析系統(tǒng)所處環(huán)境的干擾來源以及傳播途徑，采用兩者相結合的方法，就能保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定可靠地運行。 遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院論文 27 參考文獻 [1] 胡漢才 ． 單片機原理及其接口技術 [M]． 北京：清華大學出版社， 2020． [2] 陳隆昌，閻治安，劉新正 ． 控制電機 [M]． 西安 ： 電子科 技大學出版社 ， 2020． [3] 李朝青 ． 單片機原理及接口技術 [M]．北京：航空航天大學出版社， 2020 [4] 何立民 ． 單片機高級教程 [M]． 北京：北京航空航天大學出版社， 1997． [5] 李維祥 ． 單片機原理與運用 [M]． 天津：天津大學出版社， 1995． [6] 張端 ． 實用電子電路手冊 [M]． 高等教育出版社， 2020． [7] 馬忠梅 ． 單片機的 c 語言應用程序設計 [M]． 北京：北京航空航天大學出版社， 2020． [8] 周立功 ． LpC900系列 Flash 單片機應用技術 [M]． 北京：北京航空航天大學出版 社， 2020． 遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院論文 28 謝 辭 在論文即將完成之際，我的心情無比激動。從開始選題到論文的順利完 得到了王老師的精心指導。授人以魚不如授人以漁，置身其間，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，領會了基本的思考方式，掌握了通用的研究方法，而且還明白了許多待人接物與為人處世的道理。 在此謹向老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 最后我還要向所有關心和支持我學習的朋友和家人 表示真摯的謝意！感謝你們對我的關心、關注和支持。 //共陰數(shù)碼管 0~9 define ad。 //延時 void RDAC()。 void display()。 //定時計數(shù) void main() //主程序 { while（ 1） { RDAC()。//PEM 調速 stimer1()。 } } void RDAC( ) //AD 信號讀取程序 { ADINS=0X01 。 // 固定通道單次轉換 遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院論文 30 ADCON0=0x04。 //讀取 AD 結果 ADCON0=0x00。 TMOD=0x10。 TL1=(6553650000)%256。 ET0=1。 delay(1)。 if(TF0==1)break。 ET0=0。 } void display() //顯示程序 { int bai,shi。 //換算成 shi=shu/10%10。 P0=table[bai]。 //延時 P2^2==0； P0=table[shi]。 P2^3==0； } 遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院論文 32 系統(tǒng) 電路圖