电动自行车的智能控制器的设计与制作

毕业设计说明书

题目：电动自行车控制器设计

英文题目;Design of electric bicycle controller

目录

摘要 (2)

英文摘要 (2)

第一章引言 (3)

1.1电动自行车的意义及发展状况 (3)

1.1.1自行车的历史背影及意义 (3)

1.1.2 电动自行车的优点 (4)

1.1.3电动自行车的发展前景 (4)

第二章控制器系统的分析 (5)

2.1 智能控制器的系统框图 (5)

2.2 系统主要硬件介绍 (6)

2.2.1 无刷直流电动机 (6)

2.2.2 AT89C51 (8)

2.2.3 MC14585B和CD4040B (9)

2.3 系统具体实现方法 (10)

2.3.1 无刷直流电动机的调速 (11)

2.3.2 测速电路 (13)

2.3.3 速度预置与显示 (14)

2.3.4 电机驱动电路 (15)

2.3.5 无刷直流电动机及控制器的保护 (16)

第三章系统软件设计 (18)

第四章结束语 (20)

参考文献 (21)

附录 (22)

摘要

电动自行车用于轻便灵活，节能环保，价格适中而得到人们的广泛使用，成为人们短途出行的理想交通工具。同时中国具有庞大的自行车市场，电动自行车产业在中国有着非常广阔的应用前景，因此发展电动自行车具有良好的社会意义和客观的经济效益

基于单片机系统为核心的，以无刷直流电动机驱动的电动自行车智能控制器的设计方案。该系统包括PWM控制方案、速度测量和显示方案、刹车控制方案和电路保护方案等。本设计主要是以单片机为核心，特别采用软硬件相结合的方式，可以极提高系统的安全性和可靠性。

关键词：电动自行车；智能控制；脉冲宽度调制；单片机；电机保护

Abstrac t

Electric bicycle for portable and flexible, energy-saving environmental protection, moderate in price and are widely used in people, an ideal vehicle for the people in the travel. At the same time, China has a huge market of bicycle, electric bicycle industry

has a very broad application prospects in China, and so the development of electric

bicycle has a good social significance

This paper introduces a design program of intelligent control of the electronic bicycle which is based on the single chip computer system. It is derived by no brush DC motor. This system introduces speed PWM control project, speed measure and display project, brake control project, electro circuit protection project. This design is based on the single chip computer,its specialties adopt combining hardware with software for improving credibility and security.

Key Words：electric bicycle ；intelligent control ；PWM; single chip computer; electro circuit protection

第一章引言

随着人们物质生活水平的提高，电动自行车作为一种新兴的交通工具正在越来越多地走进人们的生活。对于普通消费者而言，汽车太贵买不起，自行车太累不想骑，公交车人太多不想挤，摩托车太危险路段又禁驶，而电动自行车是最适合他们的产品。由于电动车轻便，速度适中，安全价廉，无噪音尾气污染，可大大提高非机动车道的通行效率，非常适合城市单人短程出行，具有其他交通工具无法比拟的优势。据全国各大城市的市场需求调查，有高达76%的市民有将电动自行车作为代步交通工具的需求。

1.1 电动自行车的意义及发展状况

1.1.1自行车的历史背影及意义

随着人们生活水平的不断提高，需求清洁、经济的动力和能源，发展路色交通工

具已成为当今世界上紧迫的技术、经济和社会课题；相信不久的将来随着电力电子技术不断发展和车用电源的日趋成熟，电动自行车将成为大都市人们日常生活中短距离的主要绿色交通工具。我国是世界公认的“自行车王国”，在相当长时期，自行车仍将是老百姓出行最常用的交通工具。随着人民生活水平的提高，近年来，一种用蓄电池为动力源的自行车因为其轻便、安全、省时省力、低能耗、零排放、低噪音、有利于创造绿色人居环境等优点，越来越受到广大人民群众的喜爱。在今天的城乡大街小巷里，电动自行车越来越多，其来势汹涌，大有取代传统自行车的趋势。

1.1.2 电动自行车的优点

电动自行车继承了传统自行车的优点，并且使用起来比传统自行车更方便、更快捷；与摩托车、燃油助动车相比，它具有突出的优点：

1、无污染：电动自行车是以蓄电池发出的电能作为驱动能源，以电动机作为动力，

运行工程中没有废气排放；因此和摩托车、燃油助动车相比，没有污染。

2、噪音、振动小：电动自行车是由电动机驱动的，电动机在运行中产生的噪音比较

小，运行比较平稳。而摩托车、燃油助动车是由燃油发电机驱动，起汽缸产生的噪音比较大，由于受到体积限制，起发电机的缸数较少，运行时不够平稳，振动较大。

3、高时速20公里，行驶安全：摩托车、燃油助动车的速度快，在机动车上行驶，事

故率较高；而电动自行车，国家强制性规定（国标GB17761-1999）其速度不能超过20Km/h，而且电动自行车一般不能在机动车道上行驶，因此相比之下安全很多。

4、效率高：摩托车、燃油助动车的效率一般只有30%左右，而电动自行车的效率可

以达到70%以上。

5、结构简单、轻便，易维护、维修：电动自行车一般是有蓄电池、控制板、电机和

车身组成；蓄电池用的是免维护的，电机的故障率较低，基本上不要维护，控制板由于带的电力电子技术比较成熟，损坏率也比较低，另外电动自行车没有机械传动结构，体积小、重量轻，因此相比摩托车、燃油助动车来来说，其日常的维护、维修量少得多。

专家认为：电动车轻便，速度适中，安全价廉，无噪音尾气污染，占用车位小，可大大提高非机动车道的通行效率，非常适合城市单人短程出行，具有其他交通工具无法比拟的优势。据预测，随着我国城乡路况日新完善，效率更好、经济实用的电动自行车代替传统自行车将是一个不可逆转的市场需求趋势。

1.1.3电动自行车的发展前景

由于电动自行车自身所具有的优点和近几年来行业的技术进步等诸多因素，决定了其将会具有较为广阔的市场前景。经过一段时间的发展，目前全国的生产厂家已经超过了100家，预计今年全国电动自行车产量可达200到250万辆，到2010年产量将达到400万辆。但目前电动自行车的发展也存在着一些问题。

电动自行车虽然是零排放的绿色交通工具，但也存在着潜在的污染，在电动自行车中广泛使用的铅酸电池寿命不长，造成的二次污染比较严重，铅的毒性较大，所以对其污染问题我们决不能掉以轻心。据有关资料显示，我国每年大约有5000 万支废铅酸电池产出，由于种种原因，废铅酸电池的回收管理不善，措施不力，收购无序，加之废电池回收再生技术落后，甚至有乱弃废电池等行为，直接导致了环境污染。

电动自行车虽然结构要比摩托车和燃油助动车简单，但也是一个相当复杂的系统，整车的性能还有待提高。部分生产企业为了一味迎合消费者不合理的需求，置产品的安全性不顾，提高车速，增加质量，退化了电动自行车的人力骑行功能，摩托化倾向非常严重，存在严重的安全隐患。