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电动车 控制器 有关 资料

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! # !应用与设计基于 $%&()* 的新型电动自行车调速控制系统设计引言当前，随着保护环境、节约能源的呼声日益高涨+无污染、 能源可多样化配置的新型交通工具引起了人们的普遍关注， 同时也得到了极大的发展， 电动自行车便是其中之一,-。它以蓄电池发出的电能作为驱动能源， 以电动机作动力， 具有无废气污染、“零排放” 、 无噪音、 轻便美观等特点+特别适合在人口较集中的大中城市中使用。但目前市场上的电动自行车还存在着一些不够完善的地方，尤其是电机控制方面有待于进一步提高。本文根据无刷直流电机的原理，利用美国 $.&/ 公司 0110 年推出的一款新型$23 高档单片机 $%&()* 作为主控芯片设计了一种无刷直流电机调速控制系统，该系统具有硬件结构简单、 软件设计灵活、 适用面广、 价格低廉等优点+具有一定的实用价值,0-。0$%&()* 芯片简介$%&() 系列单片机承袭了 $23 系列中 $%41所具有的特点+ 并增加了更多的接口功能+ 而且在省电性、 稳定性、 抗干扰性及灵活性方面都更加周全和完善。$%&()* 属于 $%&() 系列单片机 5$%&()67$%&()807 $%&()697 $%&()0*: 的一个子集+ 其内部集成了较大容量的存储器和丰富的硬件接口电路+并且在软件上能有效支持 ; 高级语言及汇编语言。$%&()* 是一款采用低功耗 ; 工艺生产的基于 $23 3?;5精简指令集: 结构的 * 位单片机。$23 单片机的核心是将 80 个工作寄存器和丰富的指令集连接在一起 + 所有的工作寄存器都与 $A5算术逻辑单元: 直接相连+ 可在一个时钟周期内用一条指令同时访问 5读写:0 个独立的寄存器。这种结构可提高代码效率+ 使得大部分指令的执行时间仅为一个时钟周期， 故可达到将近 7 ; 精简指令集结构； 有 81 条功能强大的指令+ 大多数为单周期指令； 内含 80 个 * 位通用工作寄存器；工作在 6CD 时指令处理速度 为6。50: 片内集成了较大容量的非易失性程序和数据存储器。*F 字节的 G/)HI 程序存储器的 可擦写次基于 $%&()* 的新型电动自行车调速控制系统设计骆骄， 杨振强（大连理工大学 电气工程与应用电子技术系， 辽宁 大连 6108）摘要：介绍了一种以 $23 单片机 $%&()* 为主控芯片的新型电动自行车调速控制系统的设计方案+给出了系统的硬件构成和软件设计方法。实验证明： 该系统性能可靠、 成本较低， 是一种实用的无刷直流电动机调速系统。关键词： $%&()*； 无刷直流电动机； 调速控制系统分类号： %B0#0文献标识码： $文章编号： 116! 64# （011J） 1J! 11#! 18!#$%& ( ) #*+ ,&-./ #0#-1 ( -2 3 4 5$6 5)#+ & 781%)9A= KL)M，N$OP QIRSTL)R(!#$%&(#) *+ ,-#.&/.%- 0$-/%).#1 %)2 0$-/#2 ,-#.&*)/.13 %-/%) 4)/5#&1/6 *+ 7#.8)*-*963 %-/%) :; 3 ?8/)%75#-.),-:UV WHLR( .I &LXYMXMR.YM/Y $%&()*+ ) RZ H XMR.YM/ HVH.& M .I ! _LF LH LR.YMWX+ .II)YZ)Y H.YWX.WY )R .I HM.Z)Y HL(R )Y )/HM (LRa ?. I)H _R L&YM LR .I .H. .I). .I HVH.& LH/MZ XMH. _W. ZL.I IL(I Y/L)_L/L.V+ L. LH )R )/L XMR.YM/ HVH.& M .I _YWHI/HH b; &M.MYa;0.+#:$%&()*c_YWHI/HH b; &M.MYcH XMR.YM/ HVH.&! # !国外电子元器件 $%& 年第 & 期$%& 年 & 月图 无刷直流电动机调速系统原理框图图 $() 波形图数大于 % 次； &$ 个字节 *$+,) 的擦写次数至少可达 % 次；支持在线编程 -./0 和在应用编程-.10； 带有可编程的程序加密位。-20丰富强大的外部接口。 带有 $ 个带预分频的# 位定时 3 计数器、 个带预分频的 4 位定时 3 计数器； 2 个 () 通道5 可实现任意 4 位以内相位和频率可调的 () 脉宽调制输出； 4 通道 13 6 转换； 一个 .$7 串行接口、 一个可编程的 8/1+9 接口、 一个支持主 3 从、 收 3 发的 /. 同步串行接口； 带片内 +7 振荡器的可编程看门狗定时器； 片内模拟比较器。-:0具有特殊的微控制器性能。 内含可控制的上电复位延时电路和可编程的欠电压检测电路；芯片内部和外部共有 # 个中断源； & 种休眠模式 -空闲、167 噪声抑制、 省电、 掉电、 待命0。2系统硬件设计整个系统主要包括转子位置检测电路、 测速电路、调速电路、 ),/;*9全桥电路、 限流电路等， 图 所示是其原理框图。 其中无刷直流电机由电动机本体、 转子位置检测器和电子开关电路三部分组成。直流电源通过开关电路向电动机定子绕组供电，位置检测器可随时检测转子的位置，并根据转子的位置信号来控制开关管的导通和截止， 从而实现电子换向。2、 $、 2 分别直接接到 19?AB# 的 $4、$C、$#脚， 运用这三个脚的数模转换功能 -1670 可对霍尔信号进行采样和转换。2$ 电机转速控制电路B 测速电路要对无刷直流电动机的转速进行准确的控制5首先要准确地测量出它的转速。本设计利用转子位置传感器的输出脉冲信号来反映电动机的转速。先将位置传感器信号经过采样调理电路后送至单片机的 62 脚5 该引脚可作为外部中断源的输入口。随着电动机的转动5 62 将不断接收到脉冲信号。当62 接收到一个上升沿时将启动定时器 9% 以开始计时， 直至接收到下一个相邻的上升沿为止， 定时器9% 的计时结果便是电动机转动一圈所需的时间5 据此即可计算出电动机的转速D2E。F换向调速电路无刷直流电动机转速的控制方法可分为励磁控制法与电枢电压控制法两类D:E。由于前者所受的各类限制较多， 且励磁线圈电感较大5动态响应较差。所以常用的是改变电枢端电压以实现调速的电枢电压控制法。设直流电源电压为 !，为电枢串联一个电阻 + 并接到电源 !，则电枢两端的电压 !#为!#$ !% &#，显然( 调节电阻 + 即可改变端电压5从而达到调速目的。但这种传统的调压调速方法效率较低。随着电力电子技术的发展5 出现了许多新的电枢电压控制方法。()-脉宽调制0就是其中之一， 其基本原理如图 $ 所示。设加在电机电枢两端的矩形波的幅值电压为!( 则电机电枢两端电压的平均值为)!#$*+,% +-.!/*+,0 +-.$*-+,/ +-% ,.!$*-!% ,.!其中!为占空比， 通过改变!的值可达到调压的目的。 由于 %! ! ! 5 !#值的范围是% !1 0 !(因而电机可以在正、 反两个方向调速运转。图 2 所示是一种电动自行车无刷直流电机调速系统的部分原理图。 通过图中单片机可采样电动自行车手柄上可调电阻的电压， 再经 136 转换后送到()寄存器，从而控制单片机的 G脚，输出占空比可调的 () 信号。该信号和来自限流电路 H)2&#比较器的输出信号一起通过软件比较， 在限流电路不工作的情况下输出 () 信号，以配合软件控制的 G%、6&和 64引脚来驱动相应的光耦， 进而控制 ),/;*9全桥电路换相导通， 实现电机的换向。因此5通过调节单片机 () 信号的占空比5 最终可改变加在电动机定子绕组上的电压5从而实现电动机的调速。! # !基于 $%&()* 的新型电动自行车调速控制系统设计图 +调速系统原理图,系统软件控制$%&()* 在软件上能有效支持 - 语言及汇编语言。- 语言目前已成为设计嵌入式系统的标准语言，它既有普通高级语言结构化编程、 可读性好、 维护方便的特点，又具有汇编等低级语言对硬件访问方便、代码效率高的特点。本设计是用 - 语言编程实现的，具有很好的可移植性， 其程序流程图如图 ,所示。.结束语用本方案设计的电动自行车调速控制系统在实验运行过程中获得了良好的动、 静态特性。 高性价比$%&()* 单片机的运用大大降低了成本，提高了软件设计灵活性， 丰富了硬件接口功能， 为今后系统升级创造了良好条件。参考文献/0 雷惊雷， 等 1 电动车、 电动车用电源及其发展战略/201 电源技术， 344， 3.5367,48 ,91/30马潮， 詹卫前， 耿德根 1$%&()* 原理及应用手册/:01 北京： 清华大学出版社， 344+1/+0余永权， 汪明慧， 黄英