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本栏目责任编辑：贾薇薇计算机工程应用技术Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术第5卷第4期(2009年2月)基于 PIC16F876 的电动自行车控制器设计柳 岸（四川托普信息技术职业学院 计算机科学与技术系，四川 成都611743）摘要：该文介绍了一种电动自行车控制器的设计过程。 控制器以PIC16F876为核心，驱动直流无刷电机，实现简单的电动自行车控制功能。关键词：PIC16F876；电动自行车；直流无刷电机中图分类号：TP371文献标识码：A文章编号：1009-3044(2009)04-0986-02The Design of Electronic Bike Controller based on PIC16F876LIU AN(Sichuan TOP Vocational Institute of Information Technology,Computer Art and Science Department,Chengdu 611743,China)Abstract:This paper introduced the design process of a electronic bike controller. The controller use pic16f876 as core and can drivebrushless DC motor to achieve simple control functions of electronic bike.Key words:PIC16F876;electronic bike;brushless DC motor1引言电动自行车是近十多年来发展起来的新型交通工具，其在保留自行车功能的基础上采用电力作为辅助动力，既有自行车绿色环保的优点，又比自行车更加快捷省力。 在我国城市规模不断扩大，对环境保护越来越重视的大背景下，电动自行车取得了极大的发展，产销量从1998年开始连续几年实现翻倍增长。 本文通过介绍一种基于PIC16F876的电动自行车控制器的设计，对电动自行车的工作方式进行了分析，实现了一些常用的控制功能，希望能让更多的人了解电动自行车的工作原理和控制方式，并为从事相关应用的人士提供参考。2硬件设计电动自行车的结构并不复杂，可以看成是在自行车的基础上加装了一套电机驱动系统。 因此，对电动自行车的控制，主要是对电机的驱动控制。 本设计以PIC16F876为核心，连接36V蓄电池、直流电机、调速信号、刹车信号等，构成了一个完整的电动自行车控制系统，设计完成的系统结构如图1所示。蓄电池经由控制器向电机供电， 电机安装在自行车后轮毂中，电机转动则带动自行车前进。 控制器根据调速手柄送来的调速信号，控制加到电机电机上的电压，从而实现调速。 刹车装置提供刹车信号，控制器检测到刹车信号时，使电机三相接线短路，产生阻力，实现电子刹车。 控制器要检测蓄电池电压，当电压降低到预定值时停止供电，达到保护电池的目的。 另外，控制器还要检测电机电流，当电流过高时停止供电，保护电机。3主要功能模块分析3.1 PIC16F876PIC16F876是控制器的主控芯片，电机的控制驱动、各种信号量的检测及处理都是由PIC16F876来完成的，可以说控制器设计的核心问题就是对PIC16F876性能的充分利用和资源的合理分配。3.1.1 PIC16F876性能特点PIC16F876是MicroChip（微芯）公司于1998年推出的一款特色明显的RISC架构的单片机，采用数据总线与指令总线分离的哈佛总线结构，实现了所有指令的单字化、单周期化，具有硬件结构设计简洁，指令系统设计精练，功耗低速度快的优点。 特别是程序存储器采用FLASH存储器，配合MicroChip（微芯）公司专为PIC16F87X系列设计的MPLAB IDE，可以很方便的实现在线烧录程序和修改程序，因此非常适合于工业控制应用项目的开发。PIC16F876主要的性能特点如下：1）工作电压：4.0V5.5V2）工作频率：20MHz3）工作温度：40854）8位数据总线，14位指令总线，35条单字单周期指令5）8K14bit FLASH程序存储器，368B RAM数据存储器，256B EEPROM数据存储器6）1组6位可编程双向I/O口，2组8位可编程双向I/O口收稿日期：2008-10-12图1控制器系统结构框图ISSN 1009-3044Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术Vol.5,No.4,February 2009, pp.986-987E-mail: kfyjTel:+86-551-56909635690964986计算机工程应用技术本栏目责任编辑：贾薇薇7）1个8位定时/计数器，1个16位定时/计数器，1个16位定时器8）5通道10位ADC9）2个具有捕捉/比较/脉宽调制功能的CCP模块10）13个中断源11）WDT看门狗电路12）多种复位方式，SLEEP省电模式3.1.2 PIC16F876引脚资源分配PIC16F876共有28条引脚，引脚分布如图2所示。PIC16F876的引脚大致可分为控制类、时钟类、电源类和端口类，其中大多数引脚具有第二功能甚至第三功能。 本设计中各控制信号都是通过端口引脚输入输出的：RA0作为调速信号的输入引脚，RA1作为电池电压检测信号的输入引脚，RA5作为电机电流检测信号的输入引脚；RB0作为刹车信号的中断输入引脚，RB5RB7作为电平变化中断输入引脚，用来检测电机霍尔信号；RC1作为CCP2模块的输入引脚 ，RC2作 为PWM输出引脚，RC口其他引脚作为控制电机转向的6路相序信号输出引脚。3.2电机控制电路控制器的主要功能是控制直流无刷电机的转向、转速。 在本设计中，控制器根据直流无刷电机的霍尔信号，输出6路相序信号，通过MOSFET驱动电路驱动电机的MOSFET三相桥电路。 通过控制MOSFET三相桥电路中上下臂MOS管的导通和截止，使电机绕组获得按规律变化的励磁电流，从而控制电机的转向。 当旋转调速手柄时，控制器得到电压变化的调速信号，据此调整PWM信号的占空比，并将PWM信号叠加到6路相序信号上，从而改变加到电机上的电压，控制电机的转速。 电机MOSFET三相桥电路如图3。4控制程序设计PIC16F876指令系统精练， 只有35条指令， 且所有指令都是单字（14bit） 单周期的， 因此编程效率很高， 代码质量也很好。 结合MPLABIDE，可以很容易的完成程序的编辑、编译、调试，并且支持在线烧录和在线修改，非常方便。本设计通过中断服务程序来完成调速信号、电池电压信号、电机电流信号的采样，刹车标志的置位，电机霍尔信号的检测和6路相序信号的输出。 主控程序完成初始化，并根据采样结果及刹车标志等进行相应处理。主控程序流程图如图4所示。5结语本设计以PIC16F876位核心，驱动控制直流无刷电机，并实现了电子刹车、欠压保护、过流保护等电动自行车基本功能。以本设计为基础，可以扩展实现更多的电动自行车控制功能， 设计中驱动控制电机的方法对其他需要用到直流无刷电机的控制应用也有一定的参考价值。参考文献：1杨骏.电动车直流无刷电动机转矩脉动现象及其控制方法J.电