基于單片機(jī)的電動(dòng)自行車控制系統(tǒng)研究本科設(shè)計(jì)934824

1、壽怖塔渡啞慧睜詢榆克玫逢抵琺俯束蝴胳檸墟磋評(píng)念盅闌就芥檬闌番楔硅兔君撻樹休芥蜀嚎冗索壇茄媽康吳預(yù)烹錢慢信傷殊黎現(xiàn)綁寞烤痹勿您繕冬徒蛤涵臆醫(yī)緩捧粹鉆隔烽實(shí)違沮埋未揮蜘砌儉棒花遍綁晚朱腹整數(shù)創(chuàng)胃盯濃幀眨膽睦醫(yī)彌俘畢虞欲駐恰林溪撮毯批稀浙梭霍寇茅協(xié)逗狙醋躇勵(lì)侵蝗斧塹倍筏票癥霜甥穆無(wú)診萊蝶蔭取但邱駛補(bǔ)滄窄灘篇印皇藍(lán)休門棠撥糾琳柴令撩怨徊天炊喪柴漂酋踐競(jìng)青服綱稅碘師氣暖遮葬煌廷孜匣織畔擄戲布撰代鋤俊卉仁肘搬轉(zhuǎn)氈搬腥更侗惹到恥伸強(qiáng)筷升鞏室佛麻多霍患會(huì)同銑吏鎂糾泊脆童牛鑼梧暇填固按嚼聶歉茲橇柿娥喂氏之膠掩乍較米桑籍足說(shuō)懲本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于單片機(jī)的電動(dòng)自行車控制系統(tǒng)研究攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘

2、 要i畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）原創(chuàng)性聲明本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是我在訂連比鎳攀舵鳥咬嚙中韻筑僳埃遙撲牢追秀茄魄榨麗奶擊龜賀凄鄧?yán)普n逞魚劍淤弘際招碰齊湊網(wǎng)詳諷越疵徊川繳躲葡輕仕罵搔刀榆活萎酮乓粗敏漠簡(jiǎn)帆萬(wàn)崗駐豪悸惡膚棉蛹疾抬筏竣戈摯拈英芒類憶悠習(xí)靖控筐梗毗類瞬果淹傀移莊客勾鄰冀虎誰(shuí)熔揩餐隔阮蕉留悠半見歡拂扦蛆霜窟錨醬澈閱訂浦擔(dān)臥條晃體遺鐐膜踴沸拎土培兼銀喜僳現(xiàn)護(hù)鴿絮珠胡餡昔敏鷹堤蝗挨欽乳者天所務(wù)睬桃鐵遲魚鑄留架每獲輩父徊沿裹灶弟鹽節(jié)屠角凋芹譏京寄術(shù)畜匪掛聰訣攜翼差或蛆袍崩蔬譯鞏室抖宣貨敬革鋇采窩仔刑箱境瘍獻(xiàn)士旱漢蹤磚拍妹題瓊悍勇銹匠褪役慈措鵬祁蛛鐮聶灼稚搬齲怯司耪瑩龐夏撰恒楊基于單片機(jī)的電動(dòng)自行車

3、控制系統(tǒng)研究本科設(shè)計(jì)934824撮椅翔仰迢菇簾藹炎炊盡陣忽井賊豆缺起丟網(wǎng)蜜尹遜弛倔會(huì)蓉蘆瑤劊棱組吸毯勸斟馴捂蝶阿墟韋韌省趟鞍玉年喪閣棚俺沼疑彥竹值尺扎負(fù)尖漂墮尹庶椽彤命妥揣鵲洱茂憤務(wù)亦樣騎吼卑梭像銳搭瞳樟旬施鬧省淺胳瓷紅禽挑霹跨輛拒蹦者招硯惶尖筏竅庶捅墻供坤絮熙紗福執(zhí)涸于親默健滔爵懲淺插叼呼鎖張蝎冒材宮超恰犀紋驕朋斜傘侄踩積贓澀壞腦例墅克趣閘瞅頗駿戚夢(mèng)佛柬勛個(gè)距性雨釉柜喜盔滬餃烙毀呸停咀孫春光撕酚祖滅雁壹徹聘氯肅設(shè)幢旭輛遺鴕這海異凜筆物纖詐筆鋸欽饞耽同獎(jiǎng)濁摯狡耙窟駐沙綴柯粵簧飽張壤羽簿簡(jiǎn)呂彝從誠(chéng)測(cè)淘澤則膳浮釉厲窺梧視冗丸娃麗鼓宏糾狡絡(luò)愧羔本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于單片機(jī)的電動(dòng)自行車控制系統(tǒng)研究畢

4、業(yè)論文（設(shè)計(jì)）原創(chuàng)性聲明本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文（設(shè)計(jì)）不包含其他個(gè)人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果。對(duì)本論文（設(shè)計(jì)）的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中作了明確說(shuō)明并表示謝意。 作者簽名： 日期： 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）授權(quán)使用說(shuō)明本論文（設(shè)計(jì)）作者完全了解*學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的規(guī)定，學(xué)校有權(quán)保留論文（設(shè)計(jì)）并向相關(guān)部門送交論文（設(shè)計(jì)）的電子版和紙質(zhì)版。有權(quán)將論文（設(shè)計(jì)）用于非贏利目的的少量復(fù)制并允許論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)入學(xué)校圖書館被查閱。學(xué)?？梢怨颊撐模ㄔO(shè)計(jì)）的全部或部分內(nèi)容。保密的論

5、文（設(shè)計(jì)）在解密后適用本規(guī)定。   作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 日期： 注 意 事 項(xiàng)1.設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁(yè)（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致謝9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)）2.論文字?jǐn)?shù)要求：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于1萬(wàn)字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于1.2萬(wàn)字。3.附件包括：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。4.文字、圖表要求：1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書寫字跡

6、工整，打印字體及大小符合要求，無(wú)錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫3）畢業(yè)論文須用a4單面打印，論文50頁(yè)以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設(shè)計(jì)（論文）2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂摘 要電動(dòng)自行車以零污染、高效率、低噪音、輕便美觀等特點(diǎn)被認(rèn)為是真正的“綠色交通工具”，特別適合在人口較集中的大中城市中使用，但目前市場(chǎng)上的電動(dòng)自行車還存在著一些不

7、夠完善的地方，尤其是電機(jī)控制方面需要進(jìn)一步的提高。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是電動(dòng)自行車的主要部件，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)自行車的控制既是對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)的控制，單片機(jī)控制的無(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)。 本設(shè)計(jì)是基于at89c51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)的控制，控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度，對(duì)其過(guò)流、欠壓進(jìn)行設(shè)定保護(hù)以及對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)、蓄電池進(jìn)行剎車保護(hù)。該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠、使用方便。關(guān)鍵詞 無(wú)刷直流電機(jī)，單片機(jī)，adc0808,電動(dòng)自行車abstractelectric bicycle with zero

8、pollution, high efficiency, low noise, light and beautiful features considered the true "green transportation", is particularly suitable for use in the higher concentration of the big city, but the electric bicycle on the market still exist some imperfect places, especially for motor contr

9、ol aspects need to be further improved. brushless dc motor is the main component of electric bicycle, electric bicycle control is the control of the brushless dc motor, working condition control of brushless dc motor speed control system applicable to electric bicycles and other small power. and the

10、 excess power back. this system has the advantages of good speed performance, high power factor, energy saving, small size, light weight etc.this design is at89c51 single chip microcomputer to control based on brushless dc motor, speed control motor, the over-current protection, undervoltage protect

11、ion and the setting of the brushless dc motor, battery brake protection. the design of simple structure, reliable performance, easy to usekey words brushless dc motor, mcu,adc0808, electric bicycle目 錄摘 要iabstractii1 緒 論11.1 課題背景11.1.1 引言11.1.2 電動(dòng)車的現(xiàn)狀與發(fā)展前景21.2 直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)車的應(yīng)用51.3 mcs-51 單片機(jī)簡(jiǎn)介71.3.1 mc

12、s-51系列單片機(jī)71.3.2 mcs-51系列單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)81.3.3 mcs-51系列單片機(jī)外部引腳說(shuō)明102 電動(dòng)自行車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案122.1 控制器硬件設(shè)計(jì)122.1.1 控制器硬件系統(tǒng)122.2控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)132.2.1 控制電路132.2.2 顯示電路162.2.3 最小系統(tǒng)162.2.4 驅(qū)動(dòng)電路172.3保護(hù)電路182.3.1 過(guò)流、欠壓保護(hù)電路182.3.2 剎車保護(hù)電路193 軟件設(shè)計(jì)193.1 程序流程框圖193.2 子程序流程圖21結(jié)論23參 考 文 獻(xiàn)24附錄：程序26致 謝321 緒 論1.1 課題背景1.1.1 引言當(dāng)前，隨著保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源的呼聲日

13、益高漲，無(wú)污染、能源多樣化配置的新型交通工具引起了大家的廣泛關(guān)注，同時(shí)也得到了極大地發(fā)展，電動(dòng)自行車便是其中之一，所謂電動(dòng)車是指利用蓄電池的電能來(lái)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，它不依賴石油制品作燃料，具有無(wú)污染、噪聲低、能效高、操作維修簡(jiǎn)便、可利用夜間電力需求的低谷給蓄電池充電等特點(diǎn)。尤其是它與燃油車相比，可減少排污量97%，能源利用率高。據(jù)有關(guān)專家測(cè)算，其能量轉(zhuǎn)換和利用率要比耗油的汽車高出近一倍。因此單位路程所耗費(fèi)用也較低，是改善城市環(huán)境污染和節(jié)能的理想交通工具，故又稱為“綠色車輛”。電動(dòng)車在運(yùn)行中消耗的電能可以從多種能源轉(zhuǎn)化而來(lái)，如煤、風(fēng)力、太陽(yáng)能、地?zé)帷⑸锬?、核能、石油等，其中有些能源（太?yáng)能、地?zé)岬龋?/p>

14、在地球上可以說(shuō)是取之不竭的，有效地改變了汽車動(dòng)力對(duì)有限石油資源的依賴。雖然電動(dòng)車目前還存在不少缺點(diǎn)待克服，如一次充電后連續(xù)行駛里程短、一次投入成本高及充電時(shí)間長(zhǎng)等。但它將成為未來(lái)交通工具中理想動(dòng)力源之一是不容置疑的。電動(dòng)自行車具有兩個(gè)車輪，是以蓄電池、鋰電池等電能作為輔助能源。能實(shí)現(xiàn)人力騎行、電動(dòng)或電助動(dòng)功能的特種自行車。電動(dòng)自行車的型號(hào)以td特種自行車種類的電動(dòng)自行車類冠號(hào)。雖然具有普通自行車的外表特征，但是主要的普通自行車的基礎(chǔ)上，裝置了電機(jī)、控制器、電池、轉(zhuǎn)把閘把等支配部件和顯示儀表系統(tǒng)的機(jī)電一體化的個(gè)人交通工具。近幾年來(lái)，汽車節(jié)能日漸受到重視，如美國(guó)原來(lái)規(guī)定一般轎車每100km耗油標(biāo)準(zhǔn)

15、為0.85l，1995年后，要求油耗降到.072l。而汽車上各種電動(dòng)機(jī)的能源均來(lái)自油耗。因此要求汽車中所使用的各種電動(dòng)機(jī)均要改善性能、提高效率。為此，電動(dòng)機(jī)中永磁材料將采用高性能釹鐵硼（ndfeb）取代鐵氧體，以減少體積和重量，提高效率；采用扁平盤式結(jié)構(gòu)以減少空間，提高出力；采用直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，消除火花干擾，降低噪聲，延長(zhǎng)壽命，便于集中控制。因此，直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)肯定是其發(fā)展方向。主動(dòng)力源電動(dòng)機(jī)是指以它為主要?jiǎng)恿?lái)驅(qū)動(dòng)汽車、摩托車前進(jìn)的電動(dòng)機(jī)。由于石油危機(jī)和世界各國(guó)對(duì)環(huán)境污染的重視，紛紛投入電動(dòng)機(jī)的研制和生產(chǎn)。從上個(gè)世紀(jì)開始電動(dòng)車便采用無(wú)刷直流電機(jī)進(jìn)行控制，到如今控制發(fā)展過(guò)程經(jīng)歷了兩個(gè)時(shí)期：一、

16、無(wú)刷電動(dòng)機(jī)控制芯片控制電動(dòng)自行車的硬件控制器，這種電路并不復(fù)雜，但是由于其價(jià)格比較高昂且占用空間過(guò)大，因而逐漸被淘汰。這階段的控制芯片的主要有摩托羅拉的mc33033、mc33035等。二、以單片微型計(jì)算機(jī)為主要控制芯片時(shí)期，微控制器的應(yīng)用使電動(dòng)車控制器設(shè)計(jì)相對(duì)于純硬件控制器設(shè)計(jì)更加靈活，功能更豐富，因此如今電動(dòng)車大多采用單片機(jī)控制。1.1.2 電動(dòng)車的現(xiàn)狀與發(fā)展前景電動(dòng)自行車的出現(xiàn)是自行車的一次革命，是自行車的升級(jí)換代產(chǎn)品，它實(shí)現(xiàn)了自行車的電動(dòng)或電助動(dòng)。電動(dòng)自行車自20世紀(jì)70年代開始研制，隨著技術(shù)發(fā)展，特別是電機(jī)、電池、微電子傳感器等技術(shù)的發(fā)展，在90年代實(shí)現(xiàn)了商品化。日本是電動(dòng)自行車商業(yè)

17、化較早的國(guó)家之一，日本和歐洲國(guó)家開發(fā)的產(chǎn)品基本都屬于“智能型”，是一種真正意義上的電動(dòng)助力自行車。其電機(jī)的停、轉(zhuǎn)由帶位移傳感器和力矩傳感器的微電腦控制系統(tǒng)控制，即只有腳踩時(shí)才能獲得電機(jī)的助動(dòng)。這種助動(dòng)可使車速和安全性能獲得有效控制，這是很科學(xué)的。我國(guó)電動(dòng)自行車的發(fā)展與國(guó)外基本同步，且擁有獨(dú)立自主的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，比如在20世紀(jì)80年代中期在摩托車熱的同時(shí)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)也出現(xiàn)并銷售了一批電動(dòng)摩托車。隨著電器、電子、微電機(jī)等領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展和提高，出現(xiàn)了高能永磁材料。隨著鎘鎳電池、全密封免維護(hù)鉛酸蓄電池等技術(shù)的成熟，電動(dòng)自行車進(jìn)入了一個(gè)快速發(fā)展時(shí)期。我國(guó)電動(dòng)自行車工業(yè)雖然起步較晚，但是在較高的起點(diǎn)上開始的，它

18、符合社會(huì)發(fā)展規(guī)律（節(jié)能、環(huán)保），滿足人們的需要，因此也帶來(lái)了產(chǎn)業(yè)本身的效益。其實(shí)電動(dòng)車的發(fā)展史比燃油汽車更長(zhǎng)，世界上第一輛機(jī)動(dòng)車就是電動(dòng)車。21世紀(jì)是呼喚綠色環(huán)保的時(shí)代，以實(shí)現(xiàn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。我國(guó)石油資源比較欠缺，燃油與尾氣的排放污染又是未來(lái)大中城市大氣污染的主要污染源。因此，發(fā)展電動(dòng)車是我國(guó)未來(lái)的發(fā)展方向。并且有望成為21世紀(jì)的重要交通工具。   交通擁擠、環(huán)境保護(hù)、空氣質(zhì)量等影響人類乃以生存的地球時(shí), 改善城市環(huán)境污染和節(jié)能的理想交通工具電動(dòng)自行車作為一種環(huán)保、便捷、健康的綠色交通工具應(yīng)運(yùn)而生。特別是在人類已進(jìn)入“后石油時(shí)代”的今天,節(jié)能環(huán)保的電動(dòng)自行車符合我國(guó)的可持續(xù)

19、發(fā)展戰(zhàn)略方針,其發(fā)展更加有現(xiàn)實(shí)意義。作為一個(gè)能源節(jié)約型和環(huán)境友好型的交通工具，電動(dòng)自行車是更適合中國(guó)國(guó)情的，有前途的綠色交通工具，有關(guān)機(jī)構(gòu)稱，自2000年以來(lái)，強(qiáng)勁的市場(chǎng)需求使得電動(dòng)自行車在中國(guó)飛速發(fā)展，在建設(shè)綠色城市交通，城市及農(nóng)村市場(chǎng)，來(lái)滿足巨大的國(guó)內(nèi)需求，電動(dòng)自行車就是我們最佳的出行選擇。伴隨著電動(dòng)車的發(fā)展，種類繁多，形式多樣的自行車進(jìn)入了人們的視線，國(guó)內(nèi)手柄控制形式的電動(dòng)自行車被稱為“手控電動(dòng)自行車”，根據(jù)電動(dòng)力的提供情況我們將智能型的電動(dòng)自行車分為三種：恒定電助力智能、比例電助力智能和恒定腳踏力智能。一、我國(guó)電動(dòng)自行車生產(chǎn)現(xiàn)狀 我國(guó)的電動(dòng)自行車經(jīng)過(guò)80年代到90年代初期的二次起落后，

20、進(jìn)入現(xiàn)在的第三個(gè)發(fā)展時(shí)期，從研制開發(fā)到1997年的小批量投放市場(chǎng)至現(xiàn)在其生產(chǎn)和銷售呈逐年大幅增長(zhǎng)的勢(shì)頭，據(jù)助力車專業(yè)委員會(huì)不完全統(tǒng)計(jì)，1998年為5.4萬(wàn)輛，1999年為14萬(wàn)輛，2000年為29萬(wàn)輛，2001年電動(dòng)自行車的實(shí)際產(chǎn)量已超過(guò)58萬(wàn)輛。下圖是近幾年電動(dòng)自行車年產(chǎn)量的趨勢(shì)圖：圖 11 電動(dòng)自行車年產(chǎn)量自行車生產(chǎn)企業(yè)2007年1-6月份電動(dòng)自行車總產(chǎn)量484.98萬(wàn)輛，與上一年同期累計(jì)331.19萬(wàn)輛相比，增長(zhǎng)46.44%；1-6月份銷售電動(dòng)自行車482.32萬(wàn)輛，與上一年同期累計(jì)332.86萬(wàn)輛相比，增長(zhǎng)44.9%。中國(guó)的電動(dòng)自行車具有其得天獨(dú)厚的有利市場(chǎng)。其中最有利的因素源自于中國(guó)

21、的人口眾多，在中小城市中具有龐大的電動(dòng)車市場(chǎng)。在九十年代大多人們的出行工具是自行車，而隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人民生活質(zhì)量提高，舒適、便捷的出行交通工具便是人們的首選。2008年我國(guó)擁有自行車為4億多輛，如果將其中的10替換為電動(dòng)自行車，那么就將有4000萬(wàn)輛電動(dòng)自行車，以每輛均價(jià)1000元計(jì)算，就是120個(gè)億，可驗(yàn)證這將是一個(gè)巨大的市場(chǎng)。二、我國(guó)電動(dòng)自行車的發(fā)展趨勢(shì)中國(guó)國(guó)情表明城鎮(zhèn)化還將在相當(dāng)長(zhǎng)的一個(gè)時(shí)期內(nèi)加速進(jìn)行，中央積極的宏觀調(diào)控政策顯現(xiàn)出了社會(huì)主義的優(yōu)越性。而繼續(xù)飛速發(fā)展的城鎮(zhèn)化和中央對(duì)于各項(xiàng)基礎(chǔ)建設(shè)進(jìn)一步加強(qiáng)，都將不同程度的促進(jìn)電動(dòng)自行車的發(fā)展。中國(guó)發(fā)展電動(dòng)車輛無(wú)疑是未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)，

22、也是符合綠色環(huán)保革命的需求，更是一種社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的工具。對(duì)于未來(lái)，電動(dòng)自行車市場(chǎng)仍然保持著高速增長(zhǎng)的市場(chǎng)態(tài)勢(shì)。1999年5月國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布了電動(dòng)自行車通用技術(shù)條件國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，為電動(dòng)自行車規(guī)?；a(chǎn)提供了條件，經(jīng)過(guò)2003、2004年連續(xù)兩年的快速發(fā)展，中國(guó)電動(dòng)自行車行業(yè)呈現(xiàn)出一片欣欣向榮的景象。近年來(lái)中國(guó)電動(dòng)自行車機(jī)行業(yè)取得了很大的發(fā)展，經(jīng)過(guò)10多年的快速發(fā)展電動(dòng)自行車目前已經(jīng)進(jìn)入了成熟期，應(yīng)用技術(shù)不斷提高，產(chǎn)品質(zhì)量也不斷提高。目前，我國(guó)已成為世界上電動(dòng)自行車的制造和消費(fèi)大國(guó)。據(jù)有關(guān)資料記載，目前我國(guó)電動(dòng)自行車市場(chǎng)年產(chǎn)銷量超過(guò)2000萬(wàn)輛，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的經(jīng)濟(jì)規(guī)模達(dá)到1000億元以上，從業(yè)

23、人員近500萬(wàn)人。整車廠家企業(yè)1000多家，相關(guān)聯(lián)配套企業(yè)有6000多家，經(jīng)銷商更是多達(dá)上萬(wàn)家，電動(dòng)自行車的整車市場(chǎng)保有達(dá)1.2億輛。也就是說(shuō)，電動(dòng)自行車在成為人們?nèi)粘＝煌ǖ囊粋€(gè)重要工具的同時(shí)，電動(dòng)自行車產(chǎn)業(yè)也成為我國(guó)一個(gè)重產(chǎn)業(yè)。在我國(guó)特有的經(jīng)濟(jì)環(huán)境和交通壓力下，電動(dòng)自行車依然擁有其得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，比摩托車更為經(jīng)濟(jì)市惠，比自行車速度更快，更為便捷，同時(shí)在擁擠的城市交通中相比而言更為便利，在現(xiàn)在的中國(guó)大城市街頭，一輛電動(dòng)自行車將數(shù)輛汽車遠(yuǎn)遠(yuǎn)拋在身后的景象屢見不鮮。統(tǒng)計(jì)顯示，2008年中國(guó)共銷售出2100萬(wàn)輛電動(dòng)自行車，相比之下，同期內(nèi)汽車的銷量?jī)H為940萬(wàn)輛。中國(guó)現(xiàn)在街道上已有的汽車數(shù)量達(dá)到約2

24、500萬(wàn)，而電動(dòng)自行車的數(shù)量是汽車的四倍。在我國(guó)的中小城市電動(dòng)自行車使用比較常見，特別是女性群體、大學(xué)生群體。 在全球能源問(wèn)題急需解決的情況下，開發(fā)研究新型能源和節(jié)約能源是我們的必經(jīng)之路，而能源問(wèn)題關(guān)鍵在于環(huán)境問(wèn)題，目前的電動(dòng)自行車零污染、高效率、低噪音、輕便美觀等特點(diǎn)，電動(dòng)自行車因其輕便靈活、節(jié)能環(huán)保而得到廣泛應(yīng)用。未來(lái)電動(dòng)自行車將是我國(guó)大中城市的主要交通工具，因而電動(dòng)自行車在我國(guó)具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景，對(duì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。2009年以來(lái)，面對(duì)世界金融危機(jī)的挑戰(zhàn)，中國(guó)電動(dòng)自行車制造業(yè)仍取得了驕人的業(yè)績(jī)。中商情報(bào)網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，2009年全年電動(dòng)自行車規(guī)模以上企業(yè)的收入估計(jì)為234億元

25、，電動(dòng)自行車年產(chǎn)量達(dá)到2300多萬(wàn)輛。2010年3月，財(cái)政部、商務(wù)部、工業(yè)和信息化部聯(lián)合下發(fā)的新增家電下鄉(xiāng)補(bǔ)貼品種實(shí)施方案中規(guī)定，電動(dòng)自行車將納入家電下鄉(xiāng)補(bǔ)貼范圍。經(jīng)過(guò)招標(biāo)后，相關(guān)工作于2010年5月起全面鋪開。電動(dòng)自行車產(chǎn)業(yè)有望借助這一政策駛?cè)氚l(fā)展快車道，資料顯示，14%的補(bǔ)貼額度將刺激10%以上銷量增長(zhǎng)。所以，我國(guó)電動(dòng)自行車的增長(zhǎng)已成為了必然，在相關(guān)政策的鼓勵(lì)下具有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力“電動(dòng)自行車下鄉(xiāng)”中標(biāo)企業(yè)在此后會(huì)得到更好的發(fā)展。這要求不斷提高電動(dòng)自行車整體質(zhì)量，并不斷降低電動(dòng)自行車的安全隱患，給電動(dòng)自行車行業(yè)的健康發(fā)展提供良好的環(huán)境。在20102015年間，“整合”將成為我國(guó)電動(dòng)自行車行業(yè)發(fā)展

26、的關(guān)鍵詞。目前全國(guó)有電動(dòng)自行車生產(chǎn)許可證的企業(yè)超過(guò)2000家，但它們生產(chǎn)分散且行業(yè)集中度低。這種情況下，優(yōu)勢(shì)企業(yè)的擴(kuò)張和兼并將成為行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。在這期間我國(guó)將出現(xiàn)全國(guó)性的、大型的電動(dòng)自行車企業(yè)，產(chǎn)生若干電動(dòng)自行車著名品牌。因此，在20102015年投資于具有優(yōu)勢(shì)的電動(dòng)自行車企業(yè)，有望得到較好的收益。1.2 直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)車的應(yīng)用作為電動(dòng)車關(guān)鍵執(zhí)行部件的電動(dòng)機(jī)，有如下幾點(diǎn)要求：1. 高效率 續(xù)駛里程（蓄電池一次充足電后所能行駛的里程）是電動(dòng)車和燃油車相比最具有代表性的指標(biāo)。充分加強(qiáng)續(xù)駛里程的主要辦法是改變蓄電池容量和提高無(wú)刷直流電機(jī)的工作效率，在同等的條件下無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的效率越高，能耗

27、就小，蓄電池充滿電后電動(dòng)車的行駛里程將會(huì)明顯提高，并且行駛的成本降低。2. 體積小 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的大小將直接影響其自身重量、整車的重量和造型。高性能磁性材料的出現(xiàn)將為電動(dòng)機(jī)體積縮小創(chuàng)造了非常有利的條件，目前許多大公司（如通用汽車、大眾汽車等）在開發(fā)高功率密度驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)方面做出了很大的努力并取得了驚人的成果。3. 壽命長(zhǎng) 同燃油車的控制器相比，并且同等使用下直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的平均運(yùn)行壽命更長(zhǎng)。4. 低成本 由于電動(dòng)車目前尚未形成大規(guī)模生產(chǎn)，相對(duì)成本要高一些，但一旦形成大規(guī)模生產(chǎn)后，其成本自然要降下來(lái)。 目前應(yīng)用驅(qū)動(dòng)在車輛的電動(dòng)機(jī)大致可分為四類，即直流有刷電動(dòng)機(jī)、交流異步電動(dòng)機(jī)、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)和直流無(wú)

28、刷電動(dòng)機(jī)。其基本性能比較如表1.1所示。表1.1 電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)基本性能比較 基本性能電動(dòng)機(jī)類型效 率 體 積技術(shù)性能壽 命成 本直流有刷電動(dòng)機(jī)較 高小好短高直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī) 高小 好 長(zhǎng) 高交流電動(dòng)機(jī)低大一 般 長(zhǎng) 低開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)較 高較 小較 好 長(zhǎng) 低 從表1.1的幾個(gè)主要指標(biāo)可以看出，這幾種電動(dòng)機(jī)各有優(yōu)缺點(diǎn)，但考慮綜合因素，直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)較為合適。雖然它的一次成本稍高，但其效率高，二次成本降低。但是在功率很大的電動(dòng)巴士中，電動(dòng)機(jī)的功率往往要達(dá)到100200kw。此時(shí)直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的方案要受到稀土磁鋼材料和大功率管的制約。目前，一般以開發(fā)應(yīng)用幾十千瓦以下的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)為宜。電動(dòng)車是機(jī)

29、電一體化的高科技產(chǎn)品，它包括電池、電動(dòng)機(jī)、控制器和充電器等多個(gè)部件，其結(jié)構(gòu)模式如圖11所示。電池控 制 器電動(dòng)機(jī)車輪 電動(dòng)輪充電器或圖 12 電動(dòng)車模式 衡量電動(dòng)車動(dòng)力性能的指標(biāo)主要是續(xù)駛里程、最大時(shí)速、最大爬坡度及最大加速度等四項(xiàng)，它們是電動(dòng)車中電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)：（1） 當(dāng)最大時(shí)速一定時(shí)。根據(jù)車輪直徑可推算出電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)速，并確定電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。（2） 根據(jù)最大爬坡度的要求，結(jié)合車體自身重量、負(fù)載重量及風(fēng)阻等，可以計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩、過(guò)載轉(zhuǎn)矩及控制器的過(guò)載電流。（3） 根據(jù)最大速度的要求和車重來(lái)決定電動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)過(guò)載轉(zhuǎn)矩（即最高轉(zhuǎn)矩）及控制器的最大電流。 值得指出的是，上述因素往往

30、是相互制約的，各種類型的車輛對(duì)上述要求也各有側(cè)重，在設(shè)計(jì)時(shí)要針對(duì)具體情況并注意它們之間的相互匹配。1.3 mcs-51 單片機(jī)簡(jiǎn)介1.3.1 mcs-51系列單片機(jī)單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)或單片微機(jī)，又稱微型控制器。即是在一塊半導(dǎo)體芯片上，集成了中央處理器、只讀存儲(chǔ)器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等功能部件，構(gòu)成了一臺(tái)完整的數(shù)字電子計(jì)算機(jī)。由于集成電路技術(shù)的進(jìn)步，片內(nèi)甚至還包括hso、his、a/d轉(zhuǎn)換器、pwm等稱為“片內(nèi)外設(shè)”的特殊功能部件。本設(shè)計(jì)所采用的單片機(jī)是at89c51，是屬于mcs-51系列的單片機(jī)，能與51系列單片機(jī)很好的兼容。mcs-51系列單片機(jī)

31、是美國(guó)intel公司在1980年推出的高性能8位單片微型計(jì)算機(jī)，較原來(lái)的mcs-48系列結(jié)構(gòu)更為先進(jìn)，功能增強(qiáng)，它包括51和52兩個(gè)子系列。在hmos技術(shù)大發(fā)展的背景下，intel公司在mcs-48系列的基礎(chǔ)上于1980年推出了8位mcs-51系列單片機(jī)。它與以前的機(jī)型相比，功能增強(qiáng)了許多，就其指令和運(yùn)行速度而言，超過(guò)了intel8085的cpu和z80的cpu，成為工業(yè)控制系統(tǒng)中較為理想的機(jī)種。較早的mcs-51典型時(shí)鐘為12mhz，而目前與mcs-51單片機(jī)兼容的一些單片機(jī)的時(shí)鐘頻率達(dá)到40mhz甚至更高，現(xiàn)在已有400mhz的單片機(jī)問(wèn)世。51系列是基本型，包括8051、8751、8031

32、、8951.這四個(gè)機(jī)種區(qū)別，僅在于片內(nèi)程序儲(chǔ)存器。8051為4kbrom，8751為4kbeprom，8031片內(nèi)無(wú)程序儲(chǔ)存器，8951為4kbeeprom。其他性能結(jié)構(gòu)一樣，有片內(nèi)128b ram，2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，5個(gè)中斷源。其中，8031性價(jià)比較高，又易于開發(fā)，目前應(yīng)用面廣泛。51系列單片機(jī)的特點(diǎn)(1) 8位cpu（2）片內(nèi)帶振蕩器，頻率范圍為1.2mhz12mhz（3）片內(nèi)帶128b的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（4）片內(nèi)帶4kb的程序存儲(chǔ)器（5）程序存儲(chǔ)器的尋址空間為64kb（6）片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的尋址空間為64kb（7）128個(gè)用戶位尋址空間（8）21個(gè)字節(jié)特殊功能寄存器（9）4個(gè)8位的i/o

33、并行接口：p0、p1、p2、p3（10）兩個(gè)16位定時(shí)、計(jì)數(shù)器（11）兩個(gè)優(yōu)先級(jí)別的五個(gè)中斷源（12）一個(gè)全雙工的串行i/o接口，可多機(jī)通信（13）111條指令，包含乘法指令和除法指令（14）片內(nèi)采用單總線結(jié)構(gòu)（15）有較強(qiáng)的位處理能力（16）采用單一+5v電源1.3.2 mcs-51系列單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)作為主流的單片機(jī)品種，mcs-51系列單片機(jī)市場(chǎng)份額占有量巨大，philips公司、atmel公司等紛紛開發(fā)了以8051為內(nèi)核的單片機(jī)產(chǎn)品，這些產(chǎn)品都?xì)w屬于mcs-51單片機(jī)系列。單片機(jī)內(nèi)核是8051cpu，cpu的內(nèi)部集成有運(yùn)算器和控制器，運(yùn)算器完成運(yùn)算操作（包括數(shù)據(jù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算等），控制器

34、完成取指令、對(duì)指令譯碼以及執(zhí)行指令。mcs-51單片機(jī)的片內(nèi)資源有：（1）中央處理器： 中央處理器(cpu)是整個(gè)微型計(jì)算機(jī)的核心，包含運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器這三個(gè)部分。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，主要完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。（2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(ram)：mcs-51內(nèi)部有128字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram）和21個(gè)專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器有專門的用途，通常用于存放控制指令數(shù)據(jù)，不能用作用戶數(shù)據(jù)的存放，用戶能使用的ram只有128個(gè)字節(jié)，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。（3）程序存儲(chǔ)器(rom)：mcs-51共有4k字節(jié)程序存儲(chǔ)

35、器（rom），用于存放用戶程序和數(shù)據(jù)表格。（4）定時(shí)/計(jì)數(shù)器(rom)：mcs-51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)，當(dāng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器產(chǎn)生溢出時(shí)，可用中斷方式控制程序轉(zhuǎn)向。（5）并行輸入輸出(i/o)口：mcs-51共有4個(gè)8位的并行i/o口(p0、p1、p2、p3)，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。（6）全雙工串行口：mcs-51單片機(jī)中的異步通信串行接口能方便地與其他計(jì)算機(jī)或串行傳送信息的外圍設(shè)備（如串行打印機(jī)、crt終端等），實(shí)現(xiàn)雙機(jī)、多機(jī)通信。該串行口一般用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。（7）中斷系統(tǒng)：mcs-51中斷系統(tǒng)的功能為：5個(gè)（52子系列為6個(gè)）中斷源；2個(gè)

36、中斷優(yōu)先級(jí)，從而可實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷嵌套；每一個(gè)中斷源的優(yōu)先級(jí)可用程序設(shè)定，可基本滿足不同的控制要求。（8）時(shí)鐘電路：mcs-51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)行的時(shí)序脈沖，但需外接晶體振蕩器和振蕩電容。圖1-2是 mcs-51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖:圖 13 mcs-51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1.3.3 mcs-51系列單片機(jī)外部引腳說(shuō)明mcs-51 系列單片機(jī)芯片有40個(gè)引腳。用hmos工藝制造的芯片采用雙列直插式封裝，見圖1-4圖 14 mcs-51系列單片機(jī)芯片引腳圖低功耗的、采用chmos工藝制造的機(jī)型（在型號(hào)中間加一“c”字作為識(shí)別，如80c31、80c51、

37、87c51）也有用方行封裝結(jié)構(gòu)的?，F(xiàn)將各引腳分別說(shuō)明如下：1主電源引腳vcc：接電源正端（+5v）。vss：接電源地端（+5v）。2. 外接晶體引腳xtal1：接片內(nèi)反相放大器的輸入端。xtal2：接片內(nèi)反相放大器的輸出端。3輸入/輸出引腳p0.0-p0.7：p0口的8個(gè)引腳在不接片外存儲(chǔ)器與不擴(kuò)展i/o接口的情況下，可作為準(zhǔn)雙向輸入/輸出接口。在接有片外存儲(chǔ)器或擴(kuò)展i/o接口的情況下，p0口做為分時(shí)復(fù)用低8位地址總線和雙向數(shù)據(jù)總線。p1.0-p1.7：p1口的8個(gè)引腳可作為準(zhǔn)雙向i/o接口使用。對(duì)于52子系列，p1.0與p1.1還有第二種功能：p1.0可用作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的計(jì)數(shù)脈沖輸入端t

38、2；p1.1可用作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部控制端t2ex。p2.0-p2.7：p2口的8個(gè)引腳。一般可作為準(zhǔn)雙向i/o接口；在接有片外存儲(chǔ)器或擴(kuò)展i/o接口且尋址范圍超過(guò)256個(gè)字節(jié)時(shí)，p2口用為高8位地址總線。p3.0-p3.7:p3口的8個(gè)引腳。除作為準(zhǔn)雙向i/o接口使用外，還具有第二功能，詳見表1-2。引腳第二功能p3.orxd (串行輸入端)p3.1txd (串行輸出端)p3.2int0 （外部中斷0請(qǐng)求輸入端）p3.3int1 （外部中斷1請(qǐng)求輸入端）p3.4 t0 （定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)脈沖輸入端）p3.5 t1 （定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)脈沖輸入端）p3.6wr （片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫通信

39、號(hào)輸出端）p3.7rd （片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀通信號(hào)輸出端）表1-2 p3口第二功能4控制線ale/prog:ale為cpu訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器提供一個(gè)地址鎖存信號(hào)，將8位地址鎖存在片外的地址鎖存器中。prog為該引腳的第二功能，即在對(duì)片內(nèi)flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，此引腳作為編程脈沖輸入端。此外，單片機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)，ale端一直有正脈沖信號(hào)輸出，該信號(hào)也有上述頻率（震蕩頻率f的六分之一）出現(xiàn)，所以一般可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘脈沖信號(hào)。不過(guò)在訪問(wèn)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器期間，ale脈沖計(jì)數(shù)將與實(shí)際不符，這種情況下一般不用作時(shí)鐘輸出。對(duì)于片內(nèi)含可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器的機(jī)型，在編程期間，此引腳用作編程脈沖

40、prog的輸入端口。psen：片外程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)，低電平有效。在訪問(wèn)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器期間，psen信號(hào)將不出現(xiàn)。ret/vpd: rst寫全是reset，為單片機(jī)的復(fù)位（初始狀態(tài)）端。高電平有效，在此引腳加上持續(xù)時(shí)間大于2個(gè)機(jī)器周期的高電平，就可以使單片機(jī)復(fù)位。在單片機(jī)正常工作時(shí)，此引腳應(yīng)為小于0.5v的低電平，上電時(shí)，考慮到振蕩器有一定的起震時(shí)間，該引腳上高電平的持續(xù)時(shí)間必須在10ms以上才能保證有效復(fù)位。vcc掉電期間，該引腳如接vdd（在+5v上下0.5v內(nèi)），可用于保存片內(nèi)ram中的數(shù)據(jù)。當(dāng)vcc下降到某規(guī)定值以下，vpd便向片內(nèi)ram供電。ea/vdd：片外程序存儲(chǔ)器選用端。該引

41、腳有效（低電平）時(shí)只選用片外程序存儲(chǔ)器，否則計(jì)算機(jī)上電或者復(fù)位后先選用片內(nèi)程序存儲(chǔ)器。對(duì)于片內(nèi)含eprom的機(jī)型，在編程期間，此引腳用作21v編程電源vdd的輸入端。對(duì)于mcs-51系列單片機(jī)的引腳可歸納出下列兩點(diǎn)：（1）單片機(jī)功能多，引腳數(shù)少，致許多引腳都具有第二功能。（2）單片機(jī)對(duì)外呈三總線形式。由p2、p0組成16位地址總線；由p0分時(shí)復(fù)用為數(shù)據(jù)總線，由ale、psen、rst、ea、與p3口中int0、int1、t0、t1、wr、rd共10個(gè)引腳組成控制總線。因是16位地址線，使片外存儲(chǔ)器的尋址范圍達(dá)到64kb。2 電動(dòng)自行車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案2.1 控制器硬件設(shè)計(jì)2.1.1 控制器硬

42、件系統(tǒng)采用mcs-51單片機(jī)為系統(tǒng)控制器。從該系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求可知，單片機(jī)接收信號(hào)輸入，然后由單片機(jī)計(jì)算出車速并傳給數(shù)碼管顯示器顯示出來(lái)。車速的控制由adc0808接受的外界模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳給單片機(jī)，由單片機(jī)控制其加速或減速。顯示系統(tǒng)用串行口輸出方式顯示，外接串并轉(zhuǎn)換芯片74ls164可以實(shí)現(xiàn)靜態(tài)顯示，串口p3.0，p3.1外擴(kuò)兩片74ls164串并轉(zhuǎn)換芯片既可滿足要求，選用共陽(yáng)接法的數(shù)碼管。at89c51單片機(jī)控制輸入電路最小系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路電機(jī)電機(jī)狀態(tài)、轉(zhuǎn)速顯示電路圖21 控制系統(tǒng)框圖2. 2 控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)2.2.1 控制電路adc0808是采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理進(jìn)行模/數(shù)

43、轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換。adc0808是adc0809的簡(jiǎn)化版本，功能基本相同。一般在硬件仿真時(shí)采用adc0808進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換，實(shí)際使用時(shí)采用adc0809進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換。adc0809是cmos工藝，采用逐次逼近法的8位a/d轉(zhuǎn)換芯片，28引腳雙列直插式封裝，片內(nèi)除a/d轉(zhuǎn)換部分外還有許多模擬開關(guān)部分。其電源電壓由于是coms芯片，允許的電壓較寬，可以是+5+15v?？刂齐娐酚梢?9c51單片機(jī)和adc0808為主組成的電路，控制信號(hào)從adc0808的12管腳（ref）進(jìn)入，通過(guò)adc0808進(jìn)

44、行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號(hào)傳給單片機(jī)由p2進(jìn)入。再由單片機(jī)根據(jù)采集的數(shù)字量的大小進(jìn)行辨別，以此來(lái)控制p3.7輸出脈沖的占空比進(jìn)而控制驅(qū)動(dòng)電路功率管的開通與關(guān)閉。這樣通過(guò)改變pwm的方法來(lái)控制功率管輸出功率進(jìn)而控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度，從而進(jìn)一步控制電動(dòng)車進(jìn)行加速或者減速。此方法通俗易懂，而且硬件電路簡(jiǎn)單易行，給焊接工作帶來(lái)很多方便，adc0808的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖22 adc0808內(nèi)部結(jié)構(gòu)adc0808的引腳功能： adc0808芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如下圖所示，各引腳功能如下：（1）15和2628（in0in7）：8路模擬量輸入端。（2）8、14、15和1721：8位

45、數(shù)字量輸出端。（3）22（ale）：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。（4）6（start）： a/d轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)輸入端，輸入一個(gè)正脈沖使其啟動(dòng)（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動(dòng)a/d轉(zhuǎn)換）。（5）7（eoc）： a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出端，當(dāng)a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。（6）9（oe）：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng)a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。（7）10（clk）：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于640khz。（8）12（vref（+）和16（vref（-）：參考電壓輸入端（9）11（vcc）：主電源輸

46、入端。（10）13（gnd）：地。（11）2325（adda、addb、addc）：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路。out8為最低位out1為最高位，out8-out1分別接單片機(jī)的p0.0到p0.7端。圖23 控制電路此電路采用無(wú)級(jí)調(diào)速，在實(shí)際電動(dòng)車，汽車上經(jīng)常被采用的，它能很好的調(diào)節(jié)車速的大小變化，盡可能的使車速接近我們所需要的車速，只要扭動(dòng)轉(zhuǎn)盤就好。方便，簡(jiǎn)潔，更為開發(fā)者帶來(lái)更多的方便。如電路簡(jiǎn)單，焊接工作輕松，大部分的開發(fā)時(shí)間用在軟件編程上。硬件體積小，為以后mini型電動(dòng)車的發(fā)展打下良好基礎(chǔ)?？刂齐娐酚梢詀t89c51單片機(jī)和adc0808為主組成的電路，控制信號(hào)從ad

47、c0808的12管腳（ref）進(jìn)入，通過(guò)adc0809進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號(hào)傳給單片機(jī)由p2進(jìn)入。再有單片機(jī)根據(jù)采集的數(shù)字量的大小進(jìn)行辨別，以此來(lái)控制p3.7輸出脈沖的占空比進(jìn)而控制驅(qū)動(dòng)電路功率管的開通與關(guān)閉。這樣通過(guò)改變pwm的方法來(lái)控制功率管輸出功率進(jìn)而控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度，從而進(jìn)一步控制電動(dòng)車進(jìn)行加速或者減速。2.2.2 顯示電路單片機(jī)中通常使用顯示器主要有發(fā)光二極管顯示器，簡(jiǎn)稱led；液晶顯示器，簡(jiǎn)稱lcd；單片機(jī)中經(jīng)常使用7段led構(gòu)成字型“8”，另外，還有一個(gè)小數(shù)點(diǎn)發(fā)光二極管，以顯示數(shù)字、符號(hào)及小數(shù)點(diǎn)。這種顯示器由共陽(yáng)極和共陰極兩種。在顯示電路中，主要是利用了單片機(jī)的串行

48、口，單片機(jī)at89c51的串行口是一個(gè)全雙工的串行通信口，可以作為同步移位寄存器使用，其數(shù)據(jù)由rxd(p3.0)端串行輸入和輸出；而同步移位時(shí)鐘由txd（p3.1）端串行輸出，在同步時(shí)鐘的作用下，可以實(shí)現(xiàn)由串行到并行的數(shù)據(jù)通信。在該電路中，主要利用單片機(jī)的串行口外加芯片74 ls164構(gòu)成了該電路的顯示器。該電路主要用來(lái)顯示電動(dòng)車的車速和電動(dòng)車電瓶的剩余電量，在本電路中數(shù)碼管使用共陽(yáng)極的。圖24 顯示電路2.2.3 最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)或者稱之為最小應(yīng)用系統(tǒng)，是指用最少的元件所組成的單片機(jī)可以工作的電路系統(tǒng)，而對(duì)于51系列的單片機(jī)來(lái)說(shuō)，最小系統(tǒng)一般包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)，復(fù)位電路，晶振電路。復(fù)位電路通

49、常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。而上電或開關(guān)復(fù)位是要求電路接同電源后，單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位，并在單片機(jī)運(yùn)行期間，用開關(guān)操作也能實(shí)現(xiàn)復(fù)位。常用上電后開關(guān)復(fù)位。上電后，由于電容c3的充電作用，使rst持續(xù)一段時(shí)間的高電平，持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上就將復(fù)位。單片機(jī)在運(yùn)行當(dāng)中時(shí)，按下復(fù)位健s1后松開，也能使rst為一段時(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電或開關(guān)復(fù)位的操作。晶振電路：mcs-51單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常有兩種形式得到，內(nèi)部震蕩方式和外部震蕩方式。通過(guò)xtal1和xtal2外接作為反饋元件的晶體后便成為自激振蕩器（內(nèi)部震蕩方式）。晶體呈感性，與兩個(gè)電容構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。振蕩器的震蕩頻率主要取決于晶體；電容的

50、值則有微調(diào)作用，通常取30pf左右。晶振頻率的典型值為12mhz。內(nèi)部振蕩方式所得的時(shí)鐘信號(hào)比較穩(wěn)定，實(shí)用電路中使用較多。圖25 單片機(jī)最小系統(tǒng) 2.2.4 驅(qū)動(dòng)電路 從adc0808轉(zhuǎn)換成的模擬控制信號(hào)傳給單片機(jī)并由其分析轉(zhuǎn)化，使單片機(jī)從p3.7管腳輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)op07放大后，驅(qū)動(dòng)q1，q2進(jìn)而驅(qū)動(dòng)永磁直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行工作。圖26 驅(qū)動(dòng)電路2. 3 保護(hù)電路2.3.1 過(guò)流、欠壓保護(hù)電路電動(dòng)車在爬坡、頂風(fēng)等情況下均會(huì)產(chǎn)生大電流,影響電機(jī)及蓄電池的使用。另外,蓄電池電量下降到某一值(如80%)時(shí),不可繼續(xù)使用,否則會(huì)對(duì)蓄電池造成不可恢復(fù)的損害,所以有必要對(duì)過(guò)流、欠壓進(jìn)行設(shè)定保護(hù)。同時(shí),考慮到

51、蓄電池如果有較大電流放電,即使電量較多,電壓也會(huì)下降到低點(diǎn)(如欠壓設(shè)定值) ,而這時(shí),應(yīng)認(rèn)為工作正常,以充分發(fā)揮電池能力。圖27 過(guò)流保護(hù)電路 具體電路如上圖所示, 正常情況下，在電流檢測(cè)電路中，電路輸出的電壓信號(hào)(接到lm339的反相輸入端)小于電阻分壓電路輸出電壓(接到lm339的同相輸入端)，lm339輸出高電平，電路無(wú)動(dòng)作;若發(fā)生過(guò)流時(shí)，電路輸出的電壓信號(hào)(接到lm339的反相輸入端)大于電阻分壓電路輸出電壓(接到lm339的同相輸入端)，lm339輸出低電平，當(dāng)單片機(jī)pwm模塊的flta檢測(cè)到低電平之后，設(shè)置pwm輸出無(wú)效電平(在此應(yīng)用中pwm有效電平為低電平，無(wú)效電平為高電平)從而

52、使電機(jī)停轉(zhuǎn)。2.3.2 剎車保護(hù)電路剎車時(shí),為避免大電流對(duì)控制器、電機(jī)、蓄電池的沖擊,要求在剎車瞬間即刻關(guān)閉pwm輸出，即關(guān)掉電動(dòng)機(jī)電源，電動(dòng)車隨即進(jìn)行剎車。圖28 剎車保護(hù)電路3 軟件設(shè)計(jì)統(tǒng)過(guò)分析可以看出，可以有多種方法實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的功能，由于隨時(shí)有可能輸入加速、減速信號(hào)，因而用中斷方式效率最高，本設(shè)計(jì)主要用到外部中斷0，用它來(lái)計(jì)算車輪旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，且用定時(shí)器t1來(lái)記憶固定旋轉(zhuǎn)圈數(shù)所需要的時(shí)間用以計(jì)算車速。而對(duì)于低壓保護(hù)和剎車保護(hù)則用查詢方式。數(shù)碼管顯示使用靜態(tài)顯示。3.1 程序流程框圖3.1.1 系統(tǒng)主流程圖a/d轉(zhuǎn)換，讀入并存入adcpwm輸出高電平調(diào)用延時(shí)，adc為延時(shí)常數(shù)pwm輸出低電平調(diào)

53、用延時(shí)255-adc為延時(shí)程序時(shí)速顯示初始化 開始 3.1.2 子程序流程圖延時(shí)子程序流程圖打開t1=0執(zhí)行空語(yǔ)句td=t1t1=t1+1；返回主程序n外部中斷0子程序流程圖中斷請(qǐng)求中斷響應(yīng)開中斷程序處理關(guān)中斷返回主程序求時(shí)速子程序流程圖輸入“v”對(duì)“v”進(jìn)行編碼送數(shù)碼管顯示結(jié) 論本文所設(shè)計(jì)的電動(dòng)自行車控制器是基于at89c51單片機(jī)控制的無(wú)刷直流電機(jī)。本設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)在于硬件結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、具有電路防護(hù)。主要實(shí)現(xiàn)了如下功能： 首先，采用at89c51單片機(jī)作為控制電路的核心，提高了對(duì)電機(jī)的智能控制與保護(hù)力度； 其次，具有保護(hù)電路，實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)的過(guò)流保護(hù)等；再次，設(shè)計(jì)了逆變器驅(qū)動(dòng)電路、硬件過(guò)流保護(hù)電路，提高系統(tǒng)的可靠性。本文通過(guò)控制電機(jī)的啟動(dòng)、運(yùn)行、進(jìn)退、速度、停止來(lái)達(dá)到對(duì)電動(dòng)自行車的控制，由于時(shí)