免費(fèi)畢業(yè)論文--基于motorola單片機(jī)的電動(dòng)自行車(chē)控制器的設(shè)計(jì)(一)-閱讀頁(yè)
2025-06-15 04:26本頁(yè)面
【正文】 轉(zhuǎn)子。下圖為霍爾位置傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。脈寬 調(diào) 制 (PWM)是利用數(shù)字輸出對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種有效技術(shù)，尤其是在對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制方面，可大大節(jié)省能量。模擬控制電路有以下缺陷:模擬電路容易隨時(shí)間漂移，會(huì)產(chǎn)生一些不必要的熱損耗，以及對(duì)噪聲敏感等。本設(shè)計(jì)中采用Motorola單片機(jī)自帶的PWM功能來(lái)輸出PWM波形，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速。在電動(dòng)機(jī)過(guò)流或電源電壓過(guò)低時(shí)，PWM信號(hào)被關(guān)閉，使自行車(chē)慣性滑行，從而保證了安全性。 檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)一、過(guò)流檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)直流電機(jī)在啟動(dòng)、超負(fù)荷運(yùn)行或異常運(yùn)行時(shí)，其電流很大。在主電路中串一個(gè)采樣電阻（其值很小，），將采樣電阻的電壓送至LM358進(jìn)行放大，然后再送至比較器中與給定電壓進(jìn)行比較。過(guò)高的電壓會(huì)損壞功率器件的安全構(gòu)成威脅，很可能超過(guò)功率器件的最大耐壓而將其擊穿，造成永久性損壞。因此，有必要對(duì)系統(tǒng)實(shí)行電壓保護(hù)，本系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了過(guò)壓、欠壓保護(hù)電路，防止因電壓過(guò)高或過(guò)低對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)和電機(jī)本體產(chǎn)生損害，保證整個(gè)控制系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行。比較器的反相輸入端接固定的電壓閥值，直流電源電壓VCC經(jīng)分壓電路輸入到比較器的同相輸入端，把該電壓值和設(shè)定的閥值相比較，直流電源電壓正常時(shí)，比較器輸出為低電平。因此只要發(fā)生過(guò)流或過(guò)壓情況，就會(huì)觸發(fā)外部中斷，從而使MCU執(zhí)行相應(yīng)的中斷保護(hù)子程序以保護(hù)功率器件。當(dāng)系統(tǒng)檢欠壓情況時(shí)，控制器立刻停止電機(jī)的運(yùn)行，保證整個(gè)系統(tǒng)的安全。圖 31 系統(tǒng)控制示意圖從無(wú)刷電機(jī)的三根霍爾信號(hào)線中傳出來(lái)的霍爾信號(hào)被送至MCU的PTA0、PTAPTA2三個(gè)端口中，經(jīng)MCU內(nèi)部判斷處理后來(lái)輸出相應(yīng)的全橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)。 硬件設(shè)計(jì)中的抗干擾措施隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代的電子設(shè)備已廣泛地應(yīng)用于工業(yè)和人類(lèi)生活的各個(gè)領(lǐng)域。因此，必須解決電子設(shè)備在電磁環(huán)境中的適應(yīng)能力，抗干擾措施己經(jīng)成為每一個(gè)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)者必須要考慮的因素。如果這些噪聲對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生了影響的話，我們就稱(chēng)之為電磁干擾(Electromagnetic Interference，簡(jiǎn)稱(chēng)EMI)。按照電磁干擾的傳播方式，可以將其分為電磁輻射干擾和電磁傳導(dǎo)干擾兩類(lèi)，電磁輻射干擾即為空間磁場(chǎng)產(chǎn)生的干擾，如高頻的電磁信號(hào)等。[10]干擾可能來(lái)源于系統(tǒng)外部，也可能來(lái)源于系統(tǒng)內(nèi)部。內(nèi)部干擾主要是分布電容、分布電感引起的藕合感應(yīng)，長(zhǎng)線傳輸?shù)牟ǚ瓷洌帱c(diǎn)接地造成的電位差引起的干擾，甚至元件產(chǎn)生的噪聲。因此必須在整個(gè)系統(tǒng)中加入抗干擾措施。每個(gè)集成芯片的電源輸入端并接一個(gè)高頻電容(),以減小集成芯片對(duì)電源的影響。對(duì)容易產(chǎn)生千擾或容易發(fā)熱的器件 需要盡量的靠邊放置。易產(chǎn)生噪聲的電路如開(kāi)關(guān)電源等和不易產(chǎn)生噪聲的電路保持一定的距離，并且它們的走線盡量短，盡m接近地。3. 接地技術(shù)本系統(tǒng)中，模擬電路和數(shù)字電路共存，因此將所有的模擬地和數(shù)字地分別相連，最后將電路中的模擬地和數(shù)字地與電源地在一點(diǎn)匯集。印制電路線之間存在分布電容，會(huì)有噪音干擾，因此信號(hào)線之間應(yīng)盡量避免平行走線，選用垂直交義走線，平行走線也應(yīng)盡量縮短平行段的距離。為避免輸出回路和輸入回路相互禍合，輸出回路和輸入回路也要盡量分開(kāi)。電源電路部分采用7815和7805來(lái)進(jìn)行穩(wěn)壓，輸出系統(tǒng)所需的+15V和+5V，為控制電路供電?？刂破髦麟娐酚?個(gè)N溝道的MOSFET構(gòu)成全橋驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)部分采用IR公司的IR2103作為柵極驅(qū)動(dòng)芯片，功率管選用IR公司的IRF3710。為了保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性，加入了電流、電壓檢測(cè)電路和保護(hù)電路。本章主要介紹了硬件方面的抗干擾措施。控制芯片采用Motorola的MC68HC908JL3作為主控芯片。 控制器的主程序結(jié)構(gòu)控制器初始化主要是：端口的初始化，如將PTA0～PTA2置為輸入狀態(tài)，用于檢測(cè)霍爾信號(hào)?？刂破鳛镸otorola公司的單片微控制器MC68HC908JL3， 系統(tǒng)程序使用MC68HC(9)08系列微控制器的匯編語(yǔ)言開(kāi)發(fā)。64K字節(jié)程序/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間:8 MHz CPU內(nèi)部總線頻率?？蓴U(kuò)展的內(nèi)部總線定義，用于尋址超過(guò)64K字節(jié)的地址空間。16位堆棧指針和相應(yīng)棧操作指令。 HC08的內(nèi)存分配該MCU有64K存儲(chǔ)空間，其中包括40%字節(jié)的ROM,1 28字節(jié)的RAM,3 2字節(jié)用戶(hù)定義向量，976字節(jié)監(jiān)控ROM。通過(guò)快速而有效的直接尋址可以訪問(wèn)到所有第0頁(yè)的數(shù)據(jù)，因此提供了一個(gè)存儲(chǔ)那些訪問(wèn)頻率較高的全局變量的理想場(chǎng)所。每次進(jìn)入中斷服務(wù)例程時(shí)，棧區(qū)將擴(kuò)大5個(gè)字節(jié)；而調(diào)用子例程時(shí)，將占用兩個(gè)字節(jié)來(lái)存儲(chǔ)返回地址。I/O寄存器和控制寄存器區(qū)位于$0000$003F，包含大部分控制寄存器、狀態(tài)寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。MC68HC08JL3具有16位的棧指針，因此允許棧區(qū)處于64K地址空間的任意位置。在編制軟件進(jìn)行存儲(chǔ)器空間分配時(shí)，RAM 空間用來(lái)存儲(chǔ)程序運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)變量，F(xiàn)LASH作為程序存儲(chǔ)空間。JL 3片上的閃速存儲(chǔ)器包括一個(gè)4096字節(jié)的塊作為用戶(hù)存儲(chǔ)器，外加32字節(jié)的小塊供用戶(hù)中斷向量使用。它們可以象正常的RAM和ROM一樣讀出，而寫(xiě)入和擦除操作是通過(guò)閃速控制寄存器(FLCR)中的控制位來(lái)完成的。兩種類(lèi)型振蕩器的片內(nèi)和片外電路均不相同。在實(shí)際工作時(shí)，這種振蕩器有兩個(gè)外部引腳，即振蕩放大器輸入端OSC1和振蕩放大器輸出端OSC2。RC振蕩器依靠外部一對(duì)電阻和電容與片內(nèi)電路來(lái)提供精度為10％的時(shí)鐘頻率，要求用在這里的電阻和電容自己的精度為1％。原OSC2引腳可以設(shè)定為通用I/O引腳PT6或者RC振蕩器輸出時(shí)鐘RCCLK。對(duì)石英晶體振蕩器，2OSCOUT與XTALCLK相連，對(duì)RC振蕩器，2OSCOUT與RCCLK相連。當(dāng)CPU進(jìn)入低功耗STOP模式時(shí)，XTALCLK和RCCLK以及OSCCLK都被禁止，而在WAIT或BREAK模式時(shí)，時(shí)鐘不受影響。它在無(wú)刷電機(jī)轉(zhuǎn)速控制中起著非常重要的作用。通過(guò)設(shè)置TSC0中的MS0B位，將通道0和1聯(lián)系起來(lái)，在PTD4/TCH0引腳上輸出這個(gè)輸出比較信，PTD5/TCH1這時(shí)作為普通的I/O使用。先是通道0控制一個(gè)溢出周期，然后是通道1控制。如果在使用輸出比較功能的同時(shí)，在計(jì)數(shù)器溢出時(shí)，切換輸出引腳上的電平，就可以產(chǎn)生PWM信號(hào)。當(dāng)計(jì)數(shù)器中的值達(dá)到模數(shù)寄存器中的值時(shí)，TIM就切換該通道輸出引腳上的電平。PWM周期和脈寬由于PWM的發(fā)生，用到了TIM的輸出比較功能，所以，對(duì)于PWM來(lái)說(shuō)，同樣存在修改輸出比較寄存器時(shí)帶來(lái)的輸出脈沖暫時(shí)不穩(wěn)定的情況。它們的操作和前面的輸出比較功能是一樣的，唯一的區(qū)別，在于通道狀態(tài)控制寄存器TSCx中的TOVx位設(shè)置的不同，PWM方式下，要是該位有效，使得時(shí)鐘溢出時(shí)，切換輸出引腳上的電平。其主要特性為:112路可復(fù)用的ADC通道2結(jié)果為連續(xù)線性近似38位的分辨率4單一或連續(xù)轉(zhuǎn)換5具有轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志或中斷功能6．時(shí)鐘可選的ADCADC的12路輸入引腳分別為PTB7~PTB0，PTD3~PTD0。其精度為8位。PTB7~PTB0，PTD3~PTD0可作為通常I/O引腿或ADC的輸入，通過(guò)設(shè)定(ADC狀態(tài)控制寄存器，$003C)來(lái)選擇哪一路作為ADC輸入。而相應(yīng)位為1，讀出的將是以前的鎖存值。ADC轉(zhuǎn)換為線性轉(zhuǎn)換，高于或等于Vss，其結(jié)果為$FF， 低于或等于Vdd，其結(jié)果為$00。ADC從寫(xiě)ADSCR信號(hào)的第一個(gè)ADC內(nèi)部時(shí)鐘的上升沿開(kāi)始轉(zhuǎn)換。當(dāng)連續(xù)轉(zhuǎn)換時(shí)，ADC連續(xù)對(duì)所選通道進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并對(duì)ADC的數(shù)據(jù)寄存器進(jìn)行每次更新，而不管讀出與否。每次轉(zhuǎn)換完后COCO位(ADC狀態(tài)控制寄存器，$003C)置一，可以通過(guò)寫(xiě)ADC狀態(tài)控制寄存器，$003C或讀ADC數(shù)據(jù)寄存器來(lái)清零。而且COCO位為0，就會(huì)發(fā)生中斷。在解決困難的過(guò)程中學(xué)到了以前從來(lái)沒(méi)有學(xué)到的東西。老師深厚的學(xué)術(shù)造詣、淵博的學(xué)識(shí)、豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、踏實(shí)的工作作風(fēng)、真摯寬容的處世原則和一絲不茍的敬業(yè)精神，實(shí)為我們今后學(xué)習(xí)之楷模。論文完成之際，謹(jǐn)向他們獻(xiàn)上我深
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