【正文】 換模塊（ADC）以及模擬開關(guān)電容模塊（AMUX）和硬件配置模塊可編程增益放大器（PGA）。以下具體芯片封裝及管腳描述。這7 種AD 模塊以及它們所使用的數(shù)字模塊和模擬模塊數(shù)、API 函數(shù)所占用的存儲器資源、分辨率、轉(zhuǎn)換速率以及輸入時鐘頻率見表1 所列。從表1 中可以看到，這些轉(zhuǎn)換模塊的最大轉(zhuǎn)換速率與分辨率的大小成反比。而一旦選定某個ADC 模塊，它的轉(zhuǎn)換速率的大小與輸入的時鐘頻率成正比。DELSIG8 和DELSIG11 可以分別選擇一個或兩個SC 模擬模塊，選擇兩個SC 模擬模塊比選擇一個具有更高的信噪比PSoC 中的ADC 模塊從AD 轉(zhuǎn)換的原理上可分為兩種類型：增量型AD 轉(zhuǎn)換器和Δ Σ型AD 轉(zhuǎn)換器。 12 位增量型AD 轉(zhuǎn)換器的簡化原理圖 動態(tài)配置能力及實現(xiàn)方法閃存存儲器是一類非易失性存儲器NVM，它即使在供電電源關(guān)閉后仍能保持片內(nèi)信息；而諸如DRAM、SRAM這類易失性存儲器，當(dāng)供電電源關(guān)閉是其片內(nèi)信息隨即丟失。其獨特的性能使其廣泛地運用各個領(lǐng)域，包括嵌入式系統(tǒng)。在PSOC芯片內(nèi)共有2個256字節(jié)的寄存器空間。當(dāng)PSOC芯片工作時，芯片根據(jù)已配置的數(shù)字和模擬PSOC BLOCK參數(shù)，完成對寄存器空間設(shè)定，配置系統(tǒng)硬件；根據(jù)不同的系統(tǒng)需求，設(shè)計人員可以改變數(shù)字和模擬PSOC　BLOCK參數(shù)的配置，實現(xiàn)多種特定配置的MCU外圍元器件的功能。這就是可編程片上系統(tǒng)的動態(tài)重新配置能力。以下給出以PSOC芯片為核心的電動自行車智能控制器，包括驅(qū)動電路、過流保護、欠壓保護、剎車、調(diào)速各單元實現(xiàn)方案。PSOC發(fā)出的驅(qū)動信號不足以驅(qū)動MOS管，經(jīng)過三極管放大電路放大后，驅(qū)動MOS管。 過流保護電路過流保護電路的功能是保證電路中的電流不過超過一定的值，從而保證電路中的原器件不會因為電流過大而導(dǎo)致燒毀。其中電阻R20R203起分壓作用。 欠壓保護電路當(dāng)電源電池的電量不足時，其輸出電壓將降低，這樣電池的損耗非常大。電源電壓48伏通過電阻分壓，得到的電壓值由PSOC芯片讀取，當(dāng)電源電壓低于門檻電壓時，PSOC切斷電路，起到欠壓保護的作用。R28100KR210KC7104+48VOLR310k 欠壓保護電路 調(diào)速剎車電路 （1）調(diào)速電路 電動自行車調(diào)速是無極調(diào)速，通過旋轉(zhuǎn)電動車的手把來調(diào)節(jié)開車的速度。（2）剎車電路 剎車控制采用實時響應(yīng)方式, 當(dāng)系統(tǒng)檢測到剎車信號后, 立即使單片機輸出的PWM 信號變?yōu)榱忝}寬, 使電子開關(guān)斷開, 電機失電。這時單片機系統(tǒng)應(yīng)處于等待狀態(tài)，剎車信號消失后, 系統(tǒng)恢復(fù)當(dāng)時所需的PWM脈寬。芯片7815將48V電壓進行轉(zhuǎn)換，輸出15V的電壓，再經(jīng)過芯片7805轉(zhuǎn)換成5V電源。具體模塊在前面已有介紹，這里不再贅述。在進入軟件界面以后，點擊“用戶模塊放置”視圖，此時，在PSoC 。 用戶模塊 全局資源配置要對全局資源進行參數(shù)的設(shè)置。4．1 程序總體流程圖，整個軟件的設(shè)計大致可以分為以下幾個任務(wù)：上電初始化、剎車、調(diào)速、換相及判斷是否過載、欠壓等。 電動自行車中的電機均采用永磁電機，因此改變電機勵磁電流的方法無法應(yīng)用在電動自行車電機調(diào)速中。 因此本方案采用改變電機驅(qū)動電壓的方法實現(xiàn)電機調(diào)速。采用脈沖寬度調(diào)制方法實現(xiàn)調(diào)速的原是，PSOC芯片根據(jù)輸入的速度給定信號控制輸出脈沖的脈寬。 電機及控制器保護方案包括電機及控制器本身的過流保護和電機的過熱保護，由單片機循環(huán)檢測電機電流樣值和電機過熱信號，檢測到任何一種信號， 單片機將進入保護方式， 但具體的保護過程不同。本控制器對系統(tǒng)主回路過流保護采用了軟、硬件結(jié)合的雙重保護方案, 極大地提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。二是軟件控制保護方式，屬于平均值電流保護，當(dāng)檢測到主回路電流值超過平均電流保護值時，單片機延遲一定時間后，控制電子開關(guān)切斷主回路電流。 這是從電動自行車實際運行情況所需來考慮的，當(dāng)回路的平均電流達到保護值，如果立即切斷電流，容易給騎行者帶來不安全因素，只有在延時一定時間并報警后才能切斷電流。（2） 平均保護電流值的設(shè)定要根據(jù)電機的特性來設(shè)定。采用軟、硬結(jié)合的雙重保護方案后, 系統(tǒng)對瞬態(tài)過流具有非常靈敏的保護能力。對電機的保護還必須設(shè)置電機過熱保護, 單片機循環(huán)檢測電機過熱信號，一旦檢測到過熱信號,立即切斷主回路電流。欠壓保護方法只需對電壓一個參量進行處理, 實現(xiàn)比較簡便, 并且同樣能提供有效的保護。 蓄電池的保護電壓值應(yīng)根據(jù)蓄電池的實際特性設(shè)定，以目前電動自行車常用的36 V 鉛酸蓄電池為例， 保護電壓一般定為31 V 左右。在上述保護方案中，峰值極限電流保護和蓄電池欠壓保護采用非恢復(fù)性保護， 一旦進入保護狀態(tài)，就必須等排除故障、重新啟動單片機系統(tǒng)后， 才能恢復(fù)工作。 剎車控制方案剎車控制也采用實時響應(yīng)方式，當(dāng)系統(tǒng)檢測到剎車信號后，立即使單片機輸出的PWM 信號變?yōu)榱忝}寬，使電子開關(guān)斷開，電機失電。這時單片機系統(tǒng)應(yīng)處于等待狀態(tài)，剎車信號消失后，系統(tǒng)恢復(fù)當(dāng)時所需的PWM脈寬?！败泦印狈桨缚稍谙到y(tǒng)軟件編制中加以實現(xiàn)。要使電動機運行平穩(wěn)，換相要及時，考慮到換相程序非常短小，故可以在程序流程中多次插入換相子程序，只要保證兩次換相之間的執(zhí)行時間小于換相間隔即可，實踐證明這樣的安排完全能做到及時換相。定時1ms產(chǎn)生中斷，中斷程序中查詢換相標(biāo)志，一旦開始換相，對毫秒進行計數(shù)，直至下一次換相開始，這樣可以測得兩次換相之間的時間，間接測得電動機轉(zhuǎn)速。4．3 PSOC開發(fā)環(huán)境介紹 PSOC開發(fā)環(huán)境PSOC Designer x. x 是賽普拉斯微系統(tǒng)有限公司專為PSOC 推出的集成開發(fā)環(huán)境（IDE），目前最高版本為4. 1 。軟件包提供的豐富的模塊等于將市場上成千上萬不同的外圍元器件搬到設(shè)計工程師工作臺上。　與傳統(tǒng)單片機系統(tǒng)設(shè)計方案的比較(1) Cypress PSOC 的開發(fā)基于成熟而又豐富的用戶模塊，極大地減少甚至免除了設(shè)計者在成千上萬種外圍元件中選擇的煩惱，節(jié)省了模擬量處理電路調(diào)試及修改的精力和時間，提高了成功率、靈活性和可靠性。(2) Cypress PSOC 采用了一種新的架構(gòu)，通過可配置的數(shù)字及模擬區(qū)塊靈活地構(gòu)造適用的用戶模塊，這是傳統(tǒng)的或走傳統(tǒng)路線的單片機所不具備的。(3) 與傳統(tǒng)意義上的單片機系統(tǒng)相比，CypressPSoC 最大程度地實現(xiàn)了系統(tǒng)單片化的目標(biāo)，也減少了PCB 的面積?；赑SoC 的項目開發(fā)包含下述三個步驟，實際開發(fā)過程很可能多次反復(fù)。運行PSoC Designer 4. 1 ，新建項目，選擇相應(yīng)芯片及編程語言（C 或匯編）后系統(tǒng)自動進入器件編輯界面。進入模塊放置及連接界面。生成應(yīng)用程序。(2) 應(yīng)用層設(shè)計進入應(yīng)用程序編輯界面。在此，設(shè)計者根據(jù)需要編制應(yīng)用層代碼，隨后進行匯編/ 編譯、鏈接、排錯等工作，一切無誤后，由鏈接器生成一個可供下載調(diào)試的目標(biāo)文件。第一步連接好硬件，即組件的連接以及ICE與計算機之間的連接。第二步是連接軟件，即PSOC DESIGNER與POD之間的連接。第三步是將project、文件傳輸?shù)絇od中，目的就是把在ROM中的數(shù)據(jù)傳送到仿真器。對新興的PSOC系列產(chǎn)品的強大功能有了一定的了解，將來對PSOC系列產(chǎn)品的應(yīng)用必將日益廣泛。用硬件完成功能，可以改善性能、加快速度，但增加了硬件成本，若用軟件代替硬件功能，可以減少元器件數(shù)目。最后選用PSOC芯片數(shù)字模塊中的時鐘模塊（TIMER）、脈寬調(diào)制（PWM）；模擬模塊中的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊（ADC）以及模擬開關(guān)電容模塊（AMUX）和硬件配置模塊可編程增益放大器（PGA）。5．2 繪制原理圖中遇到的問題 原理圖在紙上設(shè)計出來之后，在計算機上繪制出原理圖也沒有想象中的容易。設(shè)計環(huán)境對畫原理圖影響很大，在畫原理圖之前，先把設(shè)計環(huán)境設(shè)置好。放置元件時了解哪類元件在哪個庫中需要時間。原理圖布線時，連接時不但要符合電氣規(guī)則，還要注意連接線不能過長和過短，過短連接不上，過長會出現(xiàn)多余的紅點，影響美觀，顯得冗余。有些庫中沒有的元件的封裝圖需要自己畫。生成網(wǎng)絡(luò)表，網(wǎng)絡(luò)表就是元件名、封裝、參數(shù)及元件之間的連接表。剛開始是顯示的錯誤竟然有一百多個，后來經(jīng)過耐心的修改，終于把錯誤消滅了，主要的錯誤是元件封裝名不對和元件管腳號不對。設(shè)置完布線規(guī)則后執(zhí)行菜單Auto Route/All進行自動布線。 第六章 結(jié)論我國有關(guān)政府部門為解決能源和環(huán)保問題，鼓勵電動自行車項目的開發(fā)和研制，為使電動車的開發(fā)和生產(chǎn)納入標(biāo)準(zhǔn)化、法制化管理，1997 年6 月中國輕工總會發(fā)布了《電動自行車安全通用技術(shù)條件》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；1999 年5 月國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布了《電動自行車通用技術(shù)條件》國家標(biāo)準(zhǔn)，這將為電機技術(shù)的進步和規(guī)?；a(chǎn)提供了條件。隨著片上系統(tǒng)集成時代的到來，對PSOC 的功能和應(yīng)用研究對于解決當(dāng)今社會日益復(fù)雜的控制要求無疑有極其重要的意義，特別體現(xiàn)在對實時性、體積、動態(tài)配置要求比較高的領(lǐng)域。由本課題是應(yīng)用PSOC芯片實行對電動自行車的控制。改進后的控制器具有工作效率高、控制功能完善、保護功能強、成本低廉、保密性好等特點,將具有更良好的市場應(yīng)用前景。在這段時間，在不斷遇到困難，解決困難的過程中學(xué)到了以前從沒有學(xué)到的東西。而這次畢業(yè)設(shè)計從開學(xué)到現(xiàn)在，從對所做課題用到的可編程片上系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，到應(yīng)用到控制器的設(shè)計中。從中更深刻體會自學(xué)能力的重要性，對于即將步入工作崗位的我來說，自學(xué)能力猶為重要。與人合作能力也是不可忽略的重要技能。在這次的畢業(yè)設(shè)計中，林建老師教會我嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的治學(xué)態(tài)度，如他所說，做什么事都必須認(rèn)真，不認(rèn)真將一事無成，在這次的畢業(yè)設(shè)計中也更深刻的體會到了這一點，在設(shè)計的初期，對所做的東西許多是因為沒有注意細(xì)節(jié)，導(dǎo)致后面出現(xiàn)許多沒有必要的障礙。這是從這次畢業(yè)設(shè)計中學(xué)到的學(xué)術(shù)以外的東西，也將是最長久最深刻的知識。他淵博的知識給我這次的畢業(yè)設(shè)計提供了很大的幫助；嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度將使我終生受益。還要感謝共同完成此設(shè)計的同學(xué)，在設(shè)計過程中，他給我許多建議和幫助。最后還要感謝學(xué)校給我們足夠的時間和空間，讓我通過此次畢業(yè)設(shè)計，對以前的學(xué)習(xí)做一個很好的鞏固和應(yīng)用，給我大學(xué)四年畫上一個完美的句