電動(dòng)自行車(chē)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)(畢業(yè)設(shè)計(jì))

經(jīng)典word整理文檔，僅參考，雙擊此處可刪除頁(yè)眉頁(yè)腳。本資料屬于網(wǎng)絡(luò)整理，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系刪除，謝謝！電動(dòng)自行車(chē)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目錄摘要………………..…..……..21、引言……….22、系統(tǒng)要求………………….33、總體規(guī)劃………………44、電路設(shè)計(jì)………………….55、主要器件性能及原理…….121234566、程序設(shè)計(jì)……………3112、結(jié)束語(yǔ)…………..…..…35、致謝…………………….…35參考文獻(xiàn)…………………….361江南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文單片機(jī)控制的永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)適用于電動(dòng)自行車(chē)等小功率的工作情況。并能將多余的電能回潰。該系統(tǒng)具有調(diào)速性能好、功率因數(shù)高、節(jié)能、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。本文從系統(tǒng)要求分析入手，將整個(gè)系統(tǒng)分成四個(gè)部分，分析和討論了各個(gè)部分的電路原理、控制策略、實(shí)現(xiàn)方法。詳細(xì)討論了系統(tǒng)的各種工況及信號(hào)的傳遞情況，并得到了系統(tǒng)各個(gè)部分在不同工況的工作狀態(tài)。系統(tǒng)各部分的控制電路基于Intel公司的控制芯片8051單片機(jī)。根據(jù)永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的特性實(shí)施脈寬PWM控制，并通過(guò)轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)速通過(guò)八段數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示轉(zhuǎn)速，通過(guò)軟硬件的配合，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)、脈寬調(diào)速系統(tǒng)PWM、永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)、八段數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示、轉(zhuǎn)速傳感器aaKeywords:a。2電動(dòng)自行車(chē)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1人類(lèi)與環(huán)境共存和全球經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展使人們迫切希望尋求到一種既能電動(dòng)車(chē)無(wú)疑是一種很有希望的方案?，F(xiàn)代電動(dòng)車(chē)是融合了電力、電子、機(jī)械控制、材料科學(xué)以及化工技術(shù)等多種動(dòng)控制系統(tǒng)。電動(dòng)車(chē)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一般由4電動(dòng)機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)以及永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)等。22.1電動(dòng)車(chē)對(duì)電動(dòng)機(jī)的基本要求電動(dòng)車(chē)的運(yùn)行，與一般的工業(yè)應(yīng)用不同，非常復(fù)雜。因此，對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求是很高的。2.1.1電動(dòng)車(chē)用電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有瞬時(shí)功率大，過(guò)載能力強(qiáng)、過(guò)載系數(shù)應(yīng)為(3～4)，加速性能好，使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。2.1.2電動(dòng)車(chē)用電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有寬廣的調(diào)速范圍，包括恒轉(zhuǎn)矩區(qū)和恒功率區(qū)。在要求低轉(zhuǎn)矩時(shí)具有高的速度，以滿(mǎn)足車(chē)在平坦的路面能夠高速行駛的要求。2.1.3電動(dòng)車(chē)用電動(dòng)機(jī)應(yīng)能夠在車(chē)減速時(shí)實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)，將能量回收并反饋回的。2.1.4電動(dòng)車(chē)用電動(dòng)機(jī)應(yīng)在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)，具有高的效率，以提高1次充電的續(xù)駛里程。另外還要求電動(dòng)車(chē)用電動(dòng)機(jī)可靠性好，能夠在較惡劣的環(huán)境下長(zhǎng)期工作，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單適應(yīng)大批量生產(chǎn)，運(yùn)行時(shí)噪聲低，使用維修方便，價(jià)格便宜等。2.2鑒于電動(dòng)車(chē)對(duì)電動(dòng)機(jī)的基本要求采用永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。2.2.1永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的基本性能。永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是一種高性能的3江南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文構(gòu)。加之，它采用永磁體轉(zhuǎn)子，沒(méi)有勵(lì)磁損耗：發(fā)熱的電樞繞組又裝在外面的定子上，散熱容易，因此，永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)沒(méi)有換向火花，沒(méi)有無(wú)線(xiàn)電干擾，壽命長(zhǎng)，運(yùn)行可靠，維修簡(jiǎn)便。此外，它的轉(zhuǎn)速不受機(jī)械換向的限制，如果采用機(jī)系統(tǒng)相比具有更高的能量密度和更高的效率，在電動(dòng)車(chē)中有著很好的應(yīng)用前景。2.2.2永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)。典型的永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是一種準(zhǔn)機(jī)系統(tǒng)非常適合于運(yùn)行在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域，一般采用電流滯環(huán)控制或電流反饋型SPWM法來(lái)完成。為進(jìn)一步擴(kuò)充轉(zhuǎn)速，永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)也可以采用弱磁控中的磁鏈。2.2.3永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的不足。永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)受到永磁材料工藝的影響和限制，使得永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的功率范圍較小，最大功率僅幾十千瓦?？刂?，使其不發(fā)生過(guò)載。永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)在恒功率模式下，操縱復(fù)雜，需要一套復(fù)雜的控制系統(tǒng)，從而使得永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)造價(jià)很高。3對(duì)于電動(dòng)自行車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要有三個(gè)方面：一、控制電路的設(shè)計(jì)；二、傳感器選擇以及安放設(shè)計(jì)；三、顯示電路的設(shè)計(jì)；四、程序設(shè)計(jì)。從總的方面來(lái)控制核心采用51單片機(jī)，控制系統(tǒng)與電路用光耦完全隔離以避免干擾?？刂粕喜捎梅謺r(shí)復(fù)用技術(shù)，僅用一塊單片機(jī)就實(shí)現(xiàn)了信號(hào)采集，電機(jī)控制和轉(zhuǎn)速顯示。如圖3-1所示4電動(dòng)自行車(chē)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)單片機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器圖4光耦隔離。傳感器的電源直接使用24V蓄電池，單片機(jī)的電源則通過(guò)三端穩(wěn)壓器78L05將24V電源轉(zhuǎn)換到5V。4．1電源電路312圖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中接入電容C、C是用來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率補(bǔ)償?shù)?，可防止穩(wěn)壓器產(chǎn)生高頻自激振蕩并12抑制電路引入的高頻干擾。大容量的C是電解電容，以減小穩(wěn)壓電源輸出端由3輸入電源引入的低頻干擾。D是保護(hù)二極管，當(dāng)輸入端意外短路時(shí)，給輸出電容器C一個(gè)放電通路，防止C兩端電壓作用于調(diào)整管的be結(jié)，造成調(diào)整管be結(jié)33擊穿而損壞。5江南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文4．2顯示電路190采用74LS164串接510歐的限流電阻。4．3控制電路123456783938373635343332P10P11P12P13P14P15P16P17P00P01P02P03P04P05P06P07262728110K2C13122122232425262728P20P21P22P23P24P25P26P2771031514T1T04531EA/VP22530PF191816129ref(-)2910113029ref(+)RESETALE/PPSEN+5ADC080974ALS02171630PF80516電動(dòng)自行車(chē)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)線(xiàn)8位線(xiàn)處于高電平，則始-8轉(zhuǎn)4．4驅(qū)動(dòng)電路及原理下面主要對(duì)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行一下介紹：電動(dòng)自行車(chē)使用24V直流電機(jī)，對(duì)于這種小功率直流電機(jī)的調(diào)速方法一般有兩種。的電路結(jié)構(gòu)和原理簡(jiǎn)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(guò)電阻R的電流大，發(fā)熱厲害，損耗大。另一種脈寬調(diào)制型：脈寬調(diào)速（PULSEWIDEMODULATION——PWM）較常用的一種調(diào)速方式，這種調(diào)速方式有調(diào)速特性?xún)?yōu)良、調(diào)整平滑、調(diào)速范圍廣、過(guò)PWM原理永磁式直流電動(dòng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速由電樞電壓U決定，電樞電U越高電機(jī)轉(zhuǎn)速DD越快，電樞電壓U降為0VD（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)。如圖4-4-1所示：7江南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文脈沖信號(hào)：tT轉(zhuǎn)速：VVVD圖4-4-1為電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)速值。V為電動(dòng)機(jī)的最小轉(zhuǎn)速值。V為二者的平均值。V=DDVMAXMIND*V式中D=t/T稱(chēng)為占空比D越大V就越大反之亦然。平均轉(zhuǎn)速和電樞上的MAXD脈沖占空比D之間的關(guān)系如4-4-2圖：VD01D圖圖可知，平均轉(zhuǎn)速與占空比并非完全的線(xiàn)性關(guān)系，但可以近似的看成是線(xiàn)性關(guān)系。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。PWM調(diào)速分為雙向式和單向式兩種8電動(dòng)自行車(chē)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一種雙向式在一個(gè)脈沖周期內(nèi)(T=Ta＋Tb)T1和T3導(dǎo)通的時(shí)間為T(mén)aT2和T4導(dǎo)通的時(shí)間為T(mén)b，這樣在Ta這段時(shí)間內(nèi)，電機(jī)通過(guò)的是正向電流，在Tb這段時(shí)間內(nèi)為反相電流。當(dāng)Ta=Tb時(shí)電機(jī)停轉(zhuǎn)，Ta>Tb時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)，Ta<Tb時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)。另一種單向式單向式的電路更雙向式相同。不同的是，在電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，Tb這段時(shí)間內(nèi)不通過(guò)Ta內(nèi)不通過(guò)正向電流。其調(diào)速原理基本與雙向式相同。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。外特性、低速性能也不如雙向式好。圖如上圖4-4-53-1-5右為單向式調(diào)速方式曲線(xiàn)。綜合以上兩種方式的優(yōu)缺點(diǎn)，并考慮到電動(dòng)自行車(chē)對(duì)調(diào)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?？紤]到編程時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生使T1、T2、T3、T4都導(dǎo)通的情況，以至電源短路，燒毀器件。由于采用單片機(jī)控制電機(jī)，如果單片機(jī)的電源采用與電機(jī)同一電源，雖然經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓、濾波，單片機(jī)和電機(jī)采用兩套電源。4N26光耦一般需要2mA以上的驅(qū)動(dòng)電流，由于單74LS245或者接一個(gè)三極管增加驅(qū)動(dòng)能力（74LS245的高電平驅(qū)動(dòng)能力為15mA）。光耦的輸出再接給達(dá)林頓管，考慮到電機(jī)的短路電流有2A，故選用TIP132型號(hào)的達(dá)林頓管（允許通過(guò)的最大瞬時(shí)9江南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文電流為8A）。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(chē)時(shí)車(chē)不至于的無(wú)謂制動(dòng)不能將電能回饋給蓄電池。PWMPWM控制就可以實(shí)現(xiàn)自行車(chē)的功能。脈沖信號(hào)工作時(shí)TaTTb為高電平通過(guò)光耦使三極管導(dǎo)通，繼電器各線(xiàn)圈被短路。K1、K3為長(zhǎng)閉觸點(diǎn)，所以電動(dòng)機(jī)加正向電壓。當(dāng)Tb為底電平時(shí)所有繼電器得電，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合常閉觸點(diǎn)打開(kāi)，K1、K3斷開(kāi)K2K4導(dǎo)通。電動(dòng)機(jī)加反向電壓。如果保證Ta>Tb則電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。通過(guò)改變Ta、Tb的占空比即可改變轉(zhuǎn)速。55．1MCS-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)8051是MCS-51系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品，我們以這一代表性的機(jī)型進(jìn)行系統(tǒng)的講解。8051(ROM)(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(xiàn)、地址總線(xiàn)和控制總線(xiàn)等三大總線(xiàn)，現(xiàn)在我們分別加以說(shuō)明：10電動(dòng)自行車(chē)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.1.1中央處理器中央處理器(CPU)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。5.1.2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)8051內(nèi)部有128個(gè)8位用戶(hù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和128個(gè)專(zhuān)戶(hù)只能訪(fǎng)問(wèn)，而不能用于存放用戶(hù)數(shù)據(jù)，所以，用戶(hù)能使用的的RAM只有128個(gè)，可存放讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶(hù)定義的字型表。5.1.3程序存儲(chǔ)器(ROM)8051共有4096個(gè)8位掩膜ROM，用于存放用戶(hù)程序，原始數(shù)據(jù)或表格。5.1.4定時(shí)/計(jì)數(shù)器(ROM)8051有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。5.1.5并行輸入輸出(I/O)口8051共有4組8位I/O口(P0、P1P2或P3)，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。5.1.6全雙工串行口5.1.7中斷系統(tǒng)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)8051內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的器中斷和一個(gè)串行中斷，可滿(mǎn)足不同的控制要求，并具有2級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。5.1.8時(shí)鐘電路8051內(nèi)置最高頻率達(dá)12MHz的時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時(shí)序，但8051單片機(jī)需外置振蕩電容。二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓(Princeton)結(jié)構(gòu)。INTEL的MCS-51系列單片機(jī)采用11江南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式，而后續(xù)產(chǎn)品16位的MCS-96系列單片機(jī)則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。下圖是MCS-51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。5.1.9MCS-51的引腳說(shuō)明MCS-51系列單片機(jī)中的80318051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4組8位共32個(gè)I/O口線(xiàn)與P3口線(xiàn)復(fù)用?，F(xiàn)在我們對(duì)這些引腳的功能加以說(shuō)明：12電動(dòng)自行車(chē)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)Pin40:正電源腳，正常工作或?qū)ζ瑑?nèi)EPROM燒寫(xiě)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。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(2-12MHz)和振蕩電容，振蕩電容的值一般取10p-30p。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。MCS-51系列單片機(jī)中的8031、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(xiàn)兩根，外置石英振4組8位共32個(gè)I/O口，中斷口線(xiàn)與P3口線(xiàn)復(fù)用?，F(xiàn)在我們對(duì)這些引腳的功能加以說(shuō)明：Pin20:接地腳。Pin40:正電源腳，正常工作或?qū)ζ瑑?nèi)EPROM燒寫(xiě)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。13江南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文Pin18:時(shí)鐘XTAL2腳，片內(nèi)振蕩電路的輸出端。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(2-12MHz)和振蕩電容，振蕩電容的值一般取10p-30p。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?！ぽ斎胼敵?I/O)引腳：Pin39-Pin32為P0.0-P0.7輸入輸出腳，Pin1-Pin1為P1.0-P1.7輸入輸出腳，Pin21-Pin28為P2.0-P2.7輸入輸出腳，Pin10-Pin17為P3.0-P3.7輸入輸出腳，這些輸入輸出腳的功能說(shuō)明將在以下內(nèi)容闡述?！in9:RESET/V8051RESETpd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。初始化后，程序計(jì)數(shù)器PC指向0000H，P0-P3輸出口全部為高電平，堆棧指鐘寫(xiě)入07H，其它專(zhuān)用寄存器被清“0RESET0000H地址開(kāi)始RAM（包括工作寄存器R0-R78051的初始態(tài)如下表：特殊功能寄存器ACCPSWDPHSPTH000H00H8051RESET/Vpd還是一復(fù)用腳，VRAM的數(shù)cc據(jù)不丟失。14電動(dòng)自行車(chē)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.2A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809芯片是最常用的8位模數(shù)轉(zhuǎn)換器。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(duì)8路輸入模擬量進(jìn)行／D轉(zhuǎn)換，典型的／D轉(zhuǎn)換時(shí)間為100微妙左右。在同類(lèi)型產(chǎn)品中，ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器的分辨率、轉(zhuǎn)換速度和價(jià)位都屬于居中位置。內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)，如圖5-2-1所示。圖引腳功能說(shuō)明：2D7～D0：8位數(shù)字量輸出，／D轉(zhuǎn)換結(jié)果?！?路模擬電量輸入，可以是：0～5V或者－5V～＋5V或者－10V～+10V。2：正極性參考電源。2－VREF：負(fù)極性參考電源。2START：?jiǎn)?dòng)／D轉(zhuǎn)換控制輸入，高電平有效。2：外部輸入的工作時(shí)鐘，典型頻率為500KHz。15江南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文ALE：地址鎖存控制輸入，高電平開(kāi)啟接收3位地址碼，低電平鎖存地址。3位地址輸入，其8個(gè)地址值分別選中8路輸入模擬量～I(xiàn)N7之一進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。C是高位地址，A是最低位地址。2：數(shù)字量輸出使能控制，輸入高有效，輸出／D轉(zhuǎn)換結(jié)果D7～D0。2EOC：模數(shù)轉(zhuǎn)換狀態(tài)輸出。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。EOC輸出信號(hào)可以作為中斷請(qǐng)求或者查詢(xún)控制。2：芯片工作電源＋5V。2GND：芯片接地端。5．3永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)5.3.1稀土永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的基本工作原理無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)由電動(dòng)機(jī)子器件和集成電路等構(gòu)成，其功能是：接受電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、制動(dòng)信號(hào)，以制和調(diào)整轉(zhuǎn)速；提供保護(hù)和顯示等等。16電動(dòng)自行車(chē)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主電路是一個(gè)典型的電壓型交-直-5-26KHZ調(diào)制波的對(duì)稱(chēng)交變矩形波。永磁體N-S交替交換，使位置傳感器產(chǎn)生相位差120的UVW/°101100110010011，通過(guò)邏輯組件處理產(chǎn)生T1-T4導(dǎo)通、T1-T6導(dǎo)通、T3-T6導(dǎo)通、T3-T2導(dǎo)通、T5-T2導(dǎo)通、T5-T4A+B-A+C-B+C-C+A-、C+B-上，這樣轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過(guò)一對(duì)N-S極，T1-T6功率管即按固定組合成六種狀態(tài)的依次導(dǎo)通。每種狀態(tài)下，僅有兩相繞組通電，依次改變一種狀態(tài)，定子繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)軸線(xiàn)在空間轉(zhuǎn)動(dòng)60°電角度，轉(zhuǎn)子跟隨定子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)相當(dāng)于60°電角度空間位置，轉(zhuǎn)子在新位置上，使位置傳感器UVW按約定產(chǎn)生一組新編碼，新的編碼又改變了功率管的導(dǎo)通組合，使定子繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)軸再前進(jìn)60°電角度，如此循環(huán)，無(wú)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)。正因?yàn)樽钥厥酵诫妱?dòng)機(jī)。無(wú)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(chǎng)軸線(xiàn)位置超會(huì)產(chǎn)生足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，因此轉(zhuǎn)子上不需另設(shè)啟動(dòng)繞組。17江南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文電磁轉(zhuǎn)矩與繞組電流成正比，這正是他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電流-轉(zhuǎn)矩特性。5．4三端式穩(wěn)壓器78L05三端式穩(wěn)壓器78L05的工作原理電路如圖5-4-1所示，三端式穩(wěn)壓器由啟動(dòng)電路、基準(zhǔn)電壓電路、取樣比較放大電路、調(diào)整電路和保護(hù)電路等部分組成。下面對(duì)各部分電路作簡(jiǎn)單介紹5.4.1啟動(dòng)電路V接通后，1流源的BJTT、T提供基極電流。啟動(dòng)電路由T、T、D組成。當(dāng)輸入電壓4512Z1V高于穩(wěn)壓管D的穩(wěn)定電壓時(shí)，有電流通過(guò)T、T，使T基極電位上升而導(dǎo)1Z1123通，同時(shí)恒流源T、T也工作。T的集電極電流通過(guò)D以建立起正常工作電454Z2壓，當(dāng)D達(dá)到和D相等的穩(wěn)壓值，整個(gè)電路進(jìn)入正常工作狀態(tài)，電路啟動(dòng)完Z2Z1T2從而保證T左邊出現(xiàn)的紋波與噪聲不致影響基準(zhǔn)電壓源。25.4.2基準(zhǔn)電壓電路基準(zhǔn)電壓電路由T、D、T、RR及DD組成，電4Z231312路中的基準(zhǔn)電壓為18電動(dòng)自行車(chē)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)式中V為D的穩(wěn)定電壓，V為T(mén)、DD發(fā)射結(jié)（D、D為由發(fā)射Z2Z2BE31212結(jié)構(gòu)成的二極管）的正向電壓值。在電路設(shè)計(jì)和工藝上使具有正溫度系數(shù)的R、1R、D與具有負(fù)溫度系數(shù)的T、D、D發(fā)射結(jié)互相補(bǔ)償，可使基準(zhǔn)電壓V2Z2312REF基本上不隨溫度變化。同時(shí)，對(duì)穩(wěn)壓管D采用恒流源供電，從而保證基準(zhǔn)電壓Z2不受輸入電壓波動(dòng)的影響。5.4.3取樣比較放大電路和調(diào)整電路。這部分電路由T～TTT4111011組成復(fù)合調(diào)整管；R、R組成取樣電路；T、T和T組成帶恒流源的差分式1213786放大電路；T、T組成的電流源作為它的有源負(fù)載。T、R的作用說(shuō)明如下：4599如果沒(méi)有T、R，恒流源管T的電流I=I+I，當(dāng)調(diào)整管滿(mǎn)載時(shí)I最大，995C5C8B10B10而I最??；而當(dāng)負(fù)載開(kāi)路時(shí)II也趨于零，這時(shí)I幾乎全部流入T，使C8OB10C58得I的變化范圍大，這對(duì)比較放大電路來(lái)說(shuō)是不允許的，為此接入由T、RC899級(jí)成的緩沖電路。當(dāng)III增大，待I增大到>0.6V時(shí)，OB10C8C8則T導(dǎo)通起分流作用。這樣就減輕了T的過(guò)多負(fù)擔(dān)使I的變化范圍縮小。98C85.4.4減流式保護(hù)電路減流式保護(hù)電路由TRRR和DD組成，12111514Z3Z4RT1111特別要注意使它的功耗不超過(guò)額定值P。首先考慮一種簡(jiǎn)單的情況。假設(shè)圖1CM中的D、D和RR兩端短路。這時(shí)，如果穩(wěn)壓電路工作正常，即Z3Z41415P<P并且輸出電流IR的電流使=IR<0.6VTCCMO11O1112截止。當(dāng)輸出電流急劇增加，例如輸出端短路時(shí)，輸出電流超過(guò)極限值（O(CL)=P/V=0.6V/R）時(shí)，即當(dāng)>0.6V時(shí)，使T管導(dǎo)通。由于它的分CMI1112流作用，減小了T的基極電流，從而限制了輸出電流。這種簡(jiǎn)單限流保護(hù)電路10的不足之處是只能將輸出電流限制在額定值以?xún)?nèi)。由于調(diào)整管的耗散功率P=IV，只有既考慮通過(guò)它的電流和它的管壓降V值，又使P<P，才能CMCCECECCM全面地進(jìn)行保護(hù)。圖1中D、D和RR所構(gòu)成的支路就是為實(shí)現(xiàn)上述保Z3Z41415護(hù)目的而設(shè)置的。電路中如果（V–IR–V）（V+V），則D、DIO11OZ3Z4Z3Z4擊穿，導(dǎo)致T管發(fā)射結(jié)承受正向電壓而導(dǎo)通。V的值為12BE1219江南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文經(jīng)整理后得V–V）越大，即調(diào)整管的V值越大，則I越小，從而使調(diào)整IOCEO管的功耗限制在允許范圍內(nèi)。由于I的減小，故上述保護(hù)稱(chēng)為減流式保護(hù)。O5.4.5過(guò)熱保護(hù)電路過(guò)熱保護(hù)電路電路由DTT和TZ231413R上的壓降僅為0.4V左右，T、T是截止的，對(duì)電路工作沒(méi)有影響。當(dāng)某種31413原因（過(guò)載或環(huán)境溫升）使芯片溫度上升到某一極限值時(shí)，R上的壓降隨D3Z2的工作電壓升高而升高，而T的發(fā)射結(jié)電壓V下降，導(dǎo)致TT也14BE141413隨之導(dǎo)通。調(diào)整管T的基極電流I被T分流，輸出電流I下降，從而達(dá)到10B1013O過(guò)熱保護(hù)的目的。電路中R的作用是給T管的I和T管的I一條分流通路，以改1010CEO1011CBO11善溫度穩(wěn)定性。值得指出的是：當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，上述幾種保護(hù)電路是互相關(guān)聯(lián)的。圖5-4-2三端穩(wěn)壓器的典型接法圖5-4-2是應(yīng)用78L05輸出固定電壓VO輸出電壓差應(yīng)大于2～3V。電路中接入電容C、C是用來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率補(bǔ)償?shù)?，?2防止穩(wěn)壓器產(chǎn)生高頻自激振蕩并抑制電路引入的高頻干擾。C是電解電容，以3減小穩(wěn)壓電源輸出端由輸入電源引入的低頻干擾。DCC兩端電壓作用于調(diào)整管的be33結(jié)，造成調(diào)整管be結(jié)擊穿而損壞。三端穩(wěn)壓器的參數(shù)20電動(dòng)自行車(chē)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)VVA℃V6521江南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文×６×22電動(dòng)自行車(chē)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.5.2工作原理KMI15-1個(gè)引腳分別為Ｕ12V善傳感器的高溫工作性能。其內(nèi)部主要包括以下六部分：磁敏電阻傳感器；前置放大器A1；施密特觸發(fā)器；開(kāi)關(guān)控制式電流源；恒流源；電壓控制器。實(shí)際上，該傳感器是由4只磁敏電阻構(gòu)成的一個(gè)橋路，可固定在靠近齒輪的地方。當(dāng)齒輪沿Ｙ軸方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于氣隙處的磁力線(xiàn)發(fā)生變化，磁路中的磁阻正是測(cè)量轉(zhuǎn)速所需要的。工作時(shí)，傳感器產(chǎn)生的電信號(hào)首先通過(guò)ＥＭＩ濾波器濾除高頻電磁干擾，然加到開(kāi)關(guān)控制式電流源的控制端。KMI15-1的輸出電流信號(hào)ＩCC是由兩個(gè)電流疊7ｍA恒定電流ＩH流源輸出的可變電流1K。它們之間的關(guān)系式為：ＩCC＝1H＋1K當(dāng)控制信號(hào)UK＝01Ｈ＝7ｍA。當(dāng)KK＝1（高電平）時(shí)，電流源被接通，ＩＫ＝7ｍA，從而使得ＩCC＝14ｍA。23江南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文圖4期為Ｔ。輸出波形的占空比Ｄ＝t1／T＝50％±20％。上升時(shí)間和下降時(shí)間分別僅為0.5μｓ和0.7μｓ。KMI15芯片中的電壓控制器實(shí)際上是一個(gè)并聯(lián)調(diào)整式穩(wěn)壓器，可用于為傳感器提供穩(wěn)定的工作電壓ＵＣ。而電阻Ｒ3、穩(wěn)壓管ＶＤＺ和晶體管ＶＴ1則可構(gòu)成取樣電路，其中ＶＴ1接成射極跟隨器。Ａ2為誤差放大器，ＶＴ2為并聯(lián)式調(diào)整管。這樣，ＩＨ在經(jīng)過(guò)Ｒ1、Ｒ2分壓后可給Ａ2提供基準(zhǔn)電壓ＵREF，從而在UCC2對(duì)取樣電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較后產(chǎn)生誤差電壓Ｕｒ，同時(shí)通過(guò)改變ＶＴ2上的電流來(lái)使ＵＣ保持不變。5.5.3KMI15－1的典型應(yīng)用安裝方法KMI15-1應(yīng)當(dāng)安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪的旁邊。若信號(hào)。4、6譯碼器74LS164為串行移位譯碼器，它主要由時(shí)鐘線(xiàn)控制，時(shí)鐘線(xiàn)每來(lái)一個(gè)上升弦，數(shù)據(jù)線(xiàn)將把一位數(shù)移進(jìn)去，移八次就進(jìn)一個(gè)字節(jié)，同時(shí)在數(shù)碼管顯示出來(lái)。高低電平信號(hào)，每輸入一組不同的代碼，只有一個(gè)輸出端呈現(xiàn)有效信號(hào)。EBAAB24電動(dòng)自行車(chē)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.程序設(shè)計(jì)開(kāi)始5.1主程序框圖0掃描25江南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文5.2INT0中斷服務(wù)程序5.3部分子程序延時(shí)子程序：定時(shí)功能。PWM子程序：用于控制馬達(dá)轉(zhuǎn)速。89C51芯片沒(méi)有PWM輸出功能，需要通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)。為了在輸出PWM定時(shí)器溢出中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)。占空比占用一個(gè)字節(jié)的RAM，占空比D=N/256。（脈寬調(diào)速是使用單片機(jī)內(nèi)部中斷產(chǎn)生周期約為8ms進(jìn)行改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速）利用單片機(jī)輸出PWM信號(hào).實(shí)現(xiàn)了從0%——100%線(xiàn)性可調(diào)。源碼如下：;單片機(jī)串口通信+PWM輸出程序26電動(dòng)自行車(chē)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì);在P1.3輸出調(diào)寬信號(hào)。;定時(shí)器0工作在方式3，TL0為調(diào)寬值，TH0為脈沖頻率。;定義：TH0=30H，TL0=31H;TH0DATEQU30H;脈沖頻率;TL0DATEQU31H;脈沖寬度ORG0000HAJMPSTARTORG000BHAJMPPWM