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基于单片机的电动自行车控制器的设计 基于单片机的电动自行车控制器的设计

格式:word 上传:2022-06-25 17:08:28

《基于单片机的电动自行车控制器的设计》修改意见稿

1、“.....如图所示,源极电位是在与主电路直流电压之间跳变,当功率管导通时,栅极电位必高于源极,因此若信号源与主电路共地,则驱动电路电压必很高,在图中用自举电路的原理解决了上述问题,自举电容在导通前已充电至相对于源极,导通时,保证了。下半桥臂中,点和与门相连,与下半桥臂功率管相连。图所示的电路,当截止,截止,导通,功率管栅极输入电容上的电荷释放使功率管关断,当导通时,必然截止,功率管栅极输入电容被充电,功率管由阻断变为导通。图除了具有上述功能外,还起着电平转化作用,因为般的工作电平转低,不宜直接驱动电流容量较大的功率管。另外,单片机在刚通电执行初始化程序时,还未来得及封锁端口使功率管关断,若上下桥臂中点同为低电平或同为高电平,功率管导通,则此时,有可能出现上下桥臂中的功率管即或或同时导通,这样使电源的正负极直通,电流很大,烧坏功率器件......”

2、“.....需要注意让上桥臂中点为低高电平时,功率管导通,为高低电平时,功率管关断而在下半桥臂中则要让点为高低电平时,功率管导通,为低高电平时,功率管关断,以避免出现电源短时的直通,烧坏功率器件现象。在直流无刷电机驱动主电路中,电机换向时功率管突然关断,相的电流突变为。根据式子可知,电机相绕组电感在电流突变为的瞬间,产生的电压很大,若不采取续流措施,使换向时相电流逐渐衰减为,则可能损坏功率器件或电机。在直流无刷电机驱动主电路中使用的每个功率管实际上在其内部集成并联个续流二极管,如图所示。图直流无刷电机驱动主电路调速和过流保护电动自行车的调速电动自行车的在行驶过程中,并不是以恒定的速度进行,有时需要加快速度,有时需要减慢速度,因此调速是电动自行车不可缺少的个功能。电动自行车的调速常常是在手柄上安装个光耦可调电阻,由手动实现的我选用的是可调电阻,其原理如图所示......”

3、“.....向上调,值增大向下调,减小。单片机将值采样后经转换后送到波占空比寄存器来决定波占空比。图电动自行车调速原理图单片机有个位接口,这里只使用个端口作为速度采样端口,图所示的是单片机工作方式结构示意图,的输出周期是由定时器的周期寄存器的设置决定的,同时,也与元器件频率和定时器的预分频值有关。比较器图工作方式结构示意图下式说明周期和占空比的计算周期预分频值占空比预分频值其中,的位值由位的的值作为位中的高位和控制寄存器中的和作为最低两位组成,所以的输出分辨率是可编程的,可从位的定时器模块得到位的分辨率。当将给定值采样后经转换送给占空比寄存器,由单片机的端口发出波其硬件连接如图所示,对与下桥臂相连的口输出波进行脉宽调制,决定功率管的导通时间。导通的时间决定了速度的大小,导通时间长,速度就快导通时间短,速度就慢。过流保护直流无刷电机在起动或超负荷运行时......”

4、“.....如不加限流保护,将会烧坏控制板上的功率器件,甚至会损坏电机。当电机刚起动时,反电势尚未建立或者很小可以忽略不计,则直流无刷电动机的相电压平衡方程由下式相可得相由上式可知,此时电流很大,会烧坏功率开关器件,若电动机的磁极是永磁体,则能引起永磁体的去磁。因此必须过流保护措施,其过流保护电路如图所示。点与图中的点相连图中的电阻是取样电阻,其值很小,常取,取样电压在被放大后,送至比较器,与给定参考电压比较,当主电路的电流增大,大到取样电压高于参考电压值时,输出为低电平,使半导体开关器件立即导通,点的电势降为,而点与图上桥臂中的点相连,此时上桥臂半导体开关器件的基极电压为,半导体开关器件关闭,使得上桥臂的功率管关断,切断主电路的电流,当主电路的电流正常时,采样电压降到低于参考电压值,比较器输出为高电平,由于电容的存在,需要给电容充电......”

5、“.....上桥臂的驱动恢复正常。图电路中的组成了个单稳电路,使得主电路过流时,保护电路立即响应,切断主电路电流当主电路电流降到安全值时,保护电要延时段时间后,才使主电路恢复正常。在实操过程中需要正确调整图中电阻和的比值,确保主电路的安全。图过流保护电路图另外,可以将与非门的输出信号送给单片机,由软件识别电机处于起动或过载状态,若处于过载状态,则使上桥臂的功率管关断,切断电流,同时使单片机复位,重新起动。液晶显示电路由前面叙述可知,单片机端口的四个引脚中任何个引脚电平变化都能引起单片机产生中断。由端口引起单片机中断相邻两次的时间是电角度时间即,而在电角度时间里,电动自行车行驶的里程等于车轮周长的六分之个周期车轮旋转转,因此单片机只要测量出由端口引起的相邻两次中断的时间就可以计算机出电动自行车的行驶速度式中速度,车轮直径。单片机将处理后送给静态数字量输入型液晶显示驱动器......”

6、“.....其原理如图所示。电压取样图速度显示控制原理图在这里需要解释的是本方案是在电机绕组产生的反电势能够被检测到即反电势能够引起比较器的输出波形变化,使单片机产生中断的情况下实现的当电动自行车处于起动状态即反电势为零或者不能够引起比较器的输出波形变化时,速度不能够被显示。系统软件构成在前面几个章节里已经介绍了直流无刷无位置传感器电动自行车的原理方案及硬件静态数字量输入型液晶显示驱动器七段型液晶显示器设计等方面的内容,控制方面采用技术公司生产的单片机作为主控芯片,在本章节里将介绍软件控制的内容。系统主程序结构主程序的主要任务是系统初始化识别启动方式过流保护等待中断等,其结构流程图如图所示。图主程序流程图初始化主要是端口的初始化,如将设置为输入状态,器内容向右左移位,即相当于乘除以,寄存器内容向右左移二位,即相当于乘除以。参考文献陈清泉......”

7、“.....崔万安电动自行车北京机械工业出版社,倪捷发展轻型电动车,刻不容缓山东绿源电动车集团,刘兰辉,王正,赵铮上海电动自行车交通现状调查与分析第十六届海峡两岸都市交通学术研讨会论文集张琛无刷直流电动机原理及应用北京机械工业出版社,俞鹤无位置传感器电力助动车的研究淮南工业学院学报,郝晓辉,刘昌旭无位置检测无刷直流电机自寻最佳切换点微电机,李朝青单片机原理及接口技术北京北京航空航天大学出版社,李天阳,刘卫国,李声晋无位置传感器无刷直流电机起动过程研究王迎旭单片机原理与应用北京机械工业出版社,曹建平电动自行车调速控制电路的研究电子工程师,吴守箴,藏英杰电气传动的脉宽调制技术北京机械工业出版社,窦振中系列单片机原理和程序设计北京航空航天大学出版社,结束语写毕业论文是我们每个大学生必须经历的段过程,也是我们毕业前的段宝贵的回忆。当我们看到自己的努力有收获的时候......”

8、“.....任何事情都是这样子,需要我们脚踏实地的去做,步个脚印的完成,认真严谨,有了好的态度才能做好件事情,开始都觉得毕业论文是个很困难的任务,大家都难免会有点畏惧之情,但是经过长时间的努力和积累,经过不断地查找资料后总结,我们都很好的按老师的要求完成了毕业论文的写作,这种收获的喜悦相信每个人都能够体会到。这是次意志的磨练,是对我实际能力的次提升,相信对我未来的学习和工作有很大的帮助。本系统基本达到设计的要求和目标,从性能方面看,优于有位置传感器的控制从使用方面看,比有刷或有位置传感器的直流电机方便,它避免了因换向刷或位置传感器而带来的需要维护维修等方面的麻烦。从经济方面看,本控制系统用廉价通用的单片机替代了无位置传感器直流无刷电机的专用控制芯片,另外使用无位置传感器的直流无刷电机替代有位置传感器的直流无刷电机,降低了整个系统的成本,为该研究转化为产品......”

9、“.....虽然这算是完成了老师要求的内容,但是我知道这个设计还存在很多的问题,还有许多需要完善的内容,比如如果把设计的控制器应用到实际生产中,这其中会有很多的漏洞,要考虑的因素还有不全面,这紧紧是理想中的小步而已,还有待更多的研究和完善。在这次毕业论文中同学之间互相帮助,共同讨论问题,这种交流对于即将面临毕业的我们来说是次很有意义的经历,大学四年都起走过了,在最后我们可以聚在起讨论学习,研究专业问题,进而更好的了解我们每个人的兴趣之所在,明确我们的人生理想,进而在今后的生活和工作中更好的发挥自己的优势,学好自己的专业,成为个对于社会有用的人。致谢在此更要感谢我的指导老师们,是你们的细心指导和关怀,使我能够顺利的完成毕业论文。老师对于学生总是默默的付出,尽管很多时候我们自己并没有特别重视论文的写作,没有按时完成老师的任务,但是老师还是能够主动的和我们联系......”

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