光电驱动电动车的研究单片机控制系统论文 - 副本
单片机在电动车技术中的应用
单片机在电动车技术中的应用随着环保意识的增强和电动车市场的快速发展，单片机在电动车技术中的应用也变得愈发广泛。
单片机是一种嵌入式微控制器，具有小巧、高效、低功耗等特点，非常适合用来控制和管理电动车的各个功能模块。
本文将详细介绍单片机在电动车技术中的几个重要应用领域。
1. 电动车动力系统控制电动车的动力系统由电池组、控制器和电机组成，而控制器则是单片机的应用重点之一。
单片机通过采集电池电压、电流等数据，根据需求控制电机的工作状态和输出功率。
通过电机控制算法的优化，单片机可以实现电动车在不同路况下的智能调速和动力输出，提升整车的行驶性能和续航里程。
2. 充电管理系统电动车的充电管理系统是保障电池安全和使用寿命的重要组成部分。
单片机可以通过监控电池组电压、电流变化，并控制充电过程中的充电电流、电压等参数，实现充电的安全管理和充电效率的提升。
此外，单片机还能够实现智能充电桩与电动车之间的通信，实现信息的传输和交互。
3. 车辆诊断与故障检测在电动车的运行过程中，单片机还承担着重要的车辆诊断与故障检测功能。
通过对各个检测模块的数据采集和分析，单片机能够在车辆出现异常情况时快速诊断出故障原因，并及时采取相应的措施。
同时，单片机还可以记录车辆运行过程中的数据，为后续的故障分析和优化提供参考。
4. 车载信息娱乐系统随着智能化技术的不断发展，电动车不仅仅是一种交通工具，还具备了丰富多彩的车载信息娱乐功能。
单片机在车载信息娱乐系统中的应用主要体现在控制和处理车载多媒体设备、导航系统、蓝牙连接等方面。
通过单片机的控制，电动车可以实现音频、视频播放、导航功能以及与智能手机的互联等多种娱乐功能，提升用户的用车体验。
5. 节能降耗控制电动车是节能环保的交通工具，而单片机在电动车的节能降耗控制中起到了至关重要的作用。
通过单片机对电动车的各个模块进行动态控制，可以最大程度地降低能量的消耗。
例如，单片机可以通过对车身系统的控制，实现自动关灯、自动熄火等功能，减少能量的浪费。
基于单片机的智能电动车设计-毕业论文
---文档均为word文档，下载后可直接编辑使用亦可打印---摘要在现今科技高速发展的时代，随着AI人工智能技术与无人驾驶的普及，来汽车驾驶的技术趋势已经逐渐显示其面目，现如今的上市汽车（例如特斯拉电动车，本田新能源汽车，丰田新能源汽车）已经开始着手在AI市场分一杯羹。
中国目前所面临的最严峻的问题之一，就是交通事故高发生率，以及交通事故死亡率居世界第一。
目前已经有政府以及很多企业来时解决这一问题。
提高汽车安全监测门槛，引进国外造车技术，提高汽车架构的物理稳定，加强车体的强度等等，都是大家所做的措施，而人工智能驾驶是安全驾驶的未来，有了成熟的人工驾驶，电脑可靠的计算将大大降低驾驶失误从而降低交通事故发生率。
当然，长城不是一日筑城的，安全驾驶是全人类的长久的问题，这不单单需要在汽车安全系数方面的提升，还需要政策、交通管理系统的完善以及车主综合素质得提高，是一个漫长的革命旅程。
本系统以AT89C51为主控核心，制作一个智能小车，意在对智能汽车的探究。
设计制作智能电动车。
组成元器件有电池组，单片机，带编码器的电机，塑料轮胎，超声波传感器，LED数码管，亚克力板等。
实现功能:小车通过stc89c52控制电机，智能车在规定的时间内完整的进行：前方向行驶、左转舵行驶、后方向行驶、右转舵行驶；智能车完成规定的程序指令后，通过带编码的电机，计算电机滚动的圈数，从而计算出距离，发光二极数码管和单片机配合最终显示出小车完成制定动作所使用的时间和行驶距离。
在自己规定的时间以内智能车完成规定的动作。
智能小车行驶过程中碰见障碍物时，智能小车上的超声波传感器会检测到障碍物，并且显示小车与障碍物之间的间隔，通过stc89c52控制车轮电机，实现闪避障碍物。
精妙的设计小车的机械与框架结构，并且与计算机算法相结合，让智能车发挥出稳定的功能与预想的性能。
采用LED数码管和语音播报指定数据，小车整体测试性能保持稳定状态。
关键词：智能小车里程显示避障单片机AbstractIn the era of high-speed development of science and technology.With the popularization of AI Artificial Intelligence technology and driverless driving, the trend of automobile driving technology has gradually shown its face. Now the listed cars (such as Tesla electric vehicle, Honda new energy vehicle, Toyota New Energy Vehicle) have begun to take a share in the AI market. One of the most serious problems China is facing is the high incidence of traffic accidents, and the death rate of traffic accidents ranks first in the world. At present, the government and many business of the world have come to solve this problem. To improve the threshold of vehicle safety monitoring, to introduce foreign car building technology, to improve the physical stability of the car structure, to strengthen the strength of the car body and so on, are all measures that we have taken, while artificial intelligence driving is the future of safe driving, with mature manual driving, computer reliable calculation will greatly reduce driving errors and thus reduce the incidence of traffic accidents. Of course, the Great Wall is not built in one day, and safe driving is a long-term problem for all mankind. It requires not only the improvement of automobile safety coefficient, but also the improvement of policies, traffic management system and the improvement of comprehensive quality of car owners. It is a long revolutionary journey.This system takes A T89C51 as the main control core, and makes an intelligent car, aiming to explore the intelligent car. Design and manufacture intelligent electric vehicle. The components include battery pack, single chip microcomputer, motor with encoder, plastic tire, ultrasonic sensor, LED digital tube, acrylic plate, etc. Realization function: the car controls the motor through the single-chip microcomputer, and the car completes the following actions in 30 seconds: forward, left, backward and right; the controller of the car should preset a good time, after the car stops, through the motor with code, calculate the number of turns of the motor rolling, so as to calculate the distance, and the LED digital tube shows the travel time and the final travel distance. Complete all actions within the scheduled time. When the car is in front of and encounters obstacles, the ultrasonic sensordetects the distance between the car and the obstacles, and it can avoid the obstacles by controlling the motor through the single chip microcomputer. Make full use of the mechanical structure of the car, ingeniously conceive the transformation, so that the overall structure of the car can achieve the best performance. LED display and voice broadcast data are used, the system test performance is excellent and stableKeywords: intelligent car mileage display obstacle avoidance single chip microcomputer目录第一章研究背景及意义1.1研究背景智能技术作为社会的新产物，是未来人类科技的发展方向，它能够根据先前设置的步骤在人类生存的空间里自主的运行处理所接收的信息，摆脱人工的帮助的情况下能够完成理想的类人为处理动作或者更优的解决方案。
光电驱动电动车的研究——单片机控制系统论文
本科毕业论文（设计）论文题目：光电驱动电动车的研究—单片机控制系统学生姓名：所在院系：机电学院所学专业：应用电子技术教育导师姓名：完成时间：摘要本文从光电驱动电动车控制系统的要求着手，分析和讨论了系统各部分的电路原理以及实现方法。
在光电转换的配合下，根据永磁无刷直流电动机的特性，实施脉宽PWM控制；在霍尔传感器检测位臵的基础上，通过回馈制动的控制方式，接收电动车下坡、减速以及停车的机械能量，馈送蓄电池，以节约电能。
综合采用AT89C2051单片机芯片控制系统，使控制更加合理。
关键词：单片机，直流电机，传感器，脉宽调速，回馈制动A Study of Photoelectric Driven Electric Vehicles—single-chip microcomputer systemAbstractThis article from the requirements of the photoelectric control system for electric vehicle drive to proceed. Analysis and discussion of the various parts of the system circuit and method. Photoelectric conversion in the co-ordination, in accordance with the characteristics of Permanent magnet brushless DC motor, to control the implementation of PWM pulse width, based on the Detection of the location of the Hall sensor, Through feedback control of the brake, To Receive the mechanical energy of the electric cares’s downhill、Slow down and stop Feed batteries to save power，A combination of single-chip microcomputer chip control system AT89C2051，More rational of control.Key words: microcontroller, DC motors, sensors, PWM, back brake目录1 绪论 (1)1.1电动自行车发展现况 (1)1.2电动自行车的改进 (2)2系统硬件电路设计 (2)2.1电动车总体结构框图 (2)2.2总体电路设计 (3)3无刷直流电动机 (3)3.1 无刷直流电动机的工作原理 (4)3.2无刷电机的结构 (4)3.2.1 供电电源 (4)3.2.2 位臵传感器 (5)4 PWM控制技术 (5)4.1PWM技术的原理 (5)4.1.1 PWM波的产生 (6)4.2PWM波的调速原理 (6)4.3PWM波的调速方法 (6)5 回馈制动 (7)5.1回馈制动的控制原理 (7)5.2回馈制动的实现原理 (7)6 AT89C2051芯片介绍 (8)6.1概述 (8)6.2主要功能特性： (9)6.3AT89C2051引脚功能说明： (9)6.4定时器 (10)6.4.1 定时器概述 (10)6.4.2定时器的控制 (11)6.5两种低功耗模式 (12)6.5.1 空闲模式 (12)6.5.2掉电模式 (13)6.6振荡器 (13)6.6.1振荡器连接端 (13)6.6.2振荡器特征 (13)7 程序设计 (14)7.1程序流程图 (14)7.2中断程序流程图 (15)8 结束语 (15)致谢 (16)参考文献 (17)附录一电路总图 (18)附录二控制程序 (19)1绪论电动自行车作为一种有效替代燃油车的绿色交通工具，拥有节能、环保、便捷三大优点，在减轻或消除城市环境污染方面将发挥着越来越大的作用。
单片机在电动车控制系统中的应用
单片机在电动车控制系统中的应用在现代社会中，随着环境意识的提高和对能源资源的节约利用的需求，电动车作为一种绿色、环保的交通工具正变得越来越受人们的关注和青睐。
而作为电动车的核心控制部分，单片机的应用在电动车控制系统中扮演着重要的角色。
本文将就单片机在电动车控制系统中的应用进行探讨。
一、单片机在电动车电机控制中的应用在电动车中，电机是实现车辆动力输出的重要部件。
而单片机通过对电机进行精确控制，能够提高车辆的性能以及节能效果。
首先，单片机可通过控制电机的起动、停止以及转速等参数，实现对电机的精确控制，进而实现车辆的平稳启动和稳定行驶。
其次，单片机还能够根据驾驶者的需求对电机的输出功率进行调节，从而实现对电动车的动力调控。
最后，单片机还能够监测电机的工作状态，以及对其进行保护和故障诊断，提高了电机的使用寿命和可靠性。
二、单片机在电动车电池管理中的应用电池是电动车的能量储存部件，其管理对于电动车的续航里程和使用寿命至关重要。
而单片机通过对电池的充放电管理，能够提高电池的充电效率和使用寿命。
首先，单片机可以通过充电管理算法，对电池的充电过程进行控制和优化，以提高充电效率和减少充电时间。
其次，单片机还能够实现对电池的放电过程进行管理和控制，以避免电池的过度放电和提高电池的使用寿命。
此外，单片机还可以对电池的状态进行监测和诊断，提前发现电池的故障，并通过保护电路进行保护，从而提高电池的安全性。
三、单片机在电动车充电桩控制中的应用电动车充电桩是电动车进行充电的设备，而单片机在充电桩控制中起到了至关重要的作用。
首先，单片机可以通过与车辆通信，实现对充电桩的识别和对接，确保充电的安全可靠性。
其次，单片机还可以通过控制充电桩的输出电压和电流，实现对电动车充电过程的精确控制，以提高充电的效率和减少充电时间。
同时，单片机还可以对充电桩的功率进行监测和控制，以避免充电桩的过载和故障，提高充电桩的使用寿命。
总结起来，单片机在电动车控制系统中具有重要的应用价值。
单片机在电动车辆中的应用与发展趋势
单片机在电动车辆中的应用与发展趋势随着环保意识的提高和科技发展的迅猛，电动车辆作为一种清洁、节能的代步工具，受到了越来越多人的青睐。
而在电动车辆的控制系统中，单片机扮演着至关重要的角色。
本文将探讨单片机在电动车辆中的应用，并展望其未来发展趋势。
一、单片机在电动车辆中的应用1. 控制系统电动车辆需要一个高效可靠的控制系统来实现各个部件之间的协调工作。
单片机作为控制系统的核心，负责接收传感器反馈信息，并根据程序指令进行相应的控制操作，如：电机驱动控制、变速器控制、刹车系统控制等。
通过单片机的精确计算与控制，电动车辆得以高效运行。
2. 充电管理充电系统是电动车辆中的重要组成部分，而单片机在充电管理中具有重要作用。
它能够监测充电电池的温度、电压、电流等参数，并根据电池状态进行控制和管理，确保安全、高效地完成充电过程。
3. 能量管理电动车辆的能量管理涉及到电池的使用、储存和回收。
单片机可以实现对电池能量的监控和管理，包括电量检测、能量回收控制以及电池寿命管理等。
通过单片机的精确控制，电动车辆的能量利用效率大大提高，延长了电池寿命。
4. 安全监测单片机在电动车辆的安全监测中也起到了关键作用。
它可以用于监测和控制电动车辆的各种安全系统，如：车身稳定性控制、防抱死刹车系统、安全气囊等。
通过单片机的实时响应和准确控制，提高了电动车辆行驶的安全性。
二、单片机在电动车辆中的发展趋势1. 高性能与低功耗未来，单片机在电动车辆中的应用将趋向于更高性能和更低功耗。
随着电动车技术的不断提升，对控制系统的要求也会越来越高。
单片机需要具备更强的计算能力和更低的功耗，在满足电动车辆控制需求的同时，提高电动车辆的能效。
2. 多功能集成单片机将朝着多功能集成的方向发展。
传统的电动车辆控制系统需要使用多个芯片来完成各个功能，导致系统结构复杂。
而单片机的发展趋势是将更多的功能集成于一颗芯片上，提高系统的整体性能和稳定性，并降低制造成本。
3. 通信与互联互联网的兴起将对单片机在电动车辆中的应用提供更多可能性。
基于光电传感器的单片机控制直流电机
毕业论文（设计）题目：直流电机多级调速控制系统实现学生：黄哲专业：机械设计制造及其自动化班级：1002 班学号：指导老师：目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1.绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.1.1开发背景 (1)1.1.2选题的目的和意义 (1)1.2 直流电机调速原理简介 (2)1.3 PID算法简介 (3)1.2.1模拟PID (3)1.2.2数字PID (5)1.2.3数字PID参数整定方法 (6)2.系统硬件设计与实现 (7)2.1系统设计方案 (7)2.2 单片机模块 (8)2.2.1单片机设计方案 (8)2.2.2 AT89S52引脚功能 (9)2.3电机驱动模块 (11)2.3.1电机驱动设计方案 (11)2.3.2 L298N芯片简介 (13)2.3.3电机驱动电路 (14)2.4测速模块 (15)2.4.1 测速设计方案 (15)2.4.2 光电对管原理 (16)2.4.3 LM339N芯片简介 (17)2.4.4测速模块电路 (18)2.5显示模块 (19)2.5.1显示设计方案 (19)2.5.2 LCD1602液晶简介 (20)2.5.3显示电路 (21)2.6 键盘模块 (22)2.6.1键盘设计方案 (22)2.6.2键盘消抖 (23)2.6.3键盘电路 (23)2.7电源模块 (24)2.7.1电源模块设计方案 (24)2.7.2 LM7805芯片 (25)2.7.3电源电路 (25)3.基于PWM的控制软件设计与实现 (27)3.1 PWM脉冲控制技术 (27)3.1.1 PWM脉宽调制的基本工作原理 (27)3.1.2 PWM实现方式 (29)3.2定时器/计数器 (29)3.3 PWM产生程序 (30)3.4系统程序流程 (32)3.4.1主程序流程 (32)3.4.2按键扫描程序流程 (33)3.4.3按键扫描程序 (35)4.系统的调试与分析 (38)4.1硬件调试与分析 (38)4.1.1硬件的调试 (38)4.1.2烧入程序 (38)4.1.3 硬件电路焊接总结 (40)4.2软件调试与分析 (40)4.2.1延时程序 (40)4.2.2 PID算法程序 (40)4.2.3液晶显示动态数据程序 (41)4.2.4电机正反转程序 (44)4.2.5系统主函数程序 (44)5.总结 (46)致谢 (47)参考文献 (48)附录 (49)附录A 硬件电路图 (49)附录B 系统程序代码 (50)摘要本设计的重点是采用AT89S52型号的单片机控制产生PWM调制信号的输出，以此来进行对直流电机的转速实现控制，本文简要的介绍了AT89S52型号单片机的有关参数，而且还对PWM脉冲信号的基本原理、信号的产生方式和怎么样实现利用软件编程调节PWM信号的占空比等作了一系列的论述。
基于单片机的电动车速度控制系统
系统软件设计
速度检测子程序
通过光电编码器或霍尔传感器 读取速度信号，并进行数据处 理。
电机驱动子程序
根据控制信号调节电机的转速 ，实现速度调节。
主程序
实现系统的初始化、速度检测 和控制算法的运行。
控制算法子程序
根据速度检测值和设定值，计 算控制量，输出控制信号给电 机驱动模块。
报警子程序
当速度超过设定值时，发出警 报并提示用户。
数据分析与结果展示
数据分析
对采集到的速度数据进行处理和分析， 绘制速度变化曲线图，找出电动车速度 控制的对比不同 控制指令下的速度响应时间和稳定性。
05
CATALOGUE
结论与展望
研究结论
系统设计
成功设计了一种基于单片机的电动车 速度控制系统，实现了对电动车速度 的精确控制。
04
CATALOGUE
实验与分析
实验设备与环境
设备
电动车、速度传感器、单片机控制器、电机驱动器、电源等。
环境
室内实验场地、恒温环境、无风干扰。
实验过程与数据记录
实验过程
设定不同的速度控制指令，记录电动车在各个指令下的速度变化和稳定时间。
数据记录
使用数据采集系统实时记录速度数据，并存储到计算机中进行分析。
硬件设备
目前系统所使用的硬件设备可能存在成本较高的问 题，未来可以考虑采用更低成本的硬件方案。
应用范围
本系统目前仅用于电动车的速度控制，未来 可以扩展应用到其他领域，如机器人、无人 机等。
06
CATALOGUE
参考文献
参考文献
参考文献1
张三, 李四. (2020). 基于单片机的电动车速度控制系统设 计. 北京: 科学出版社.
基于光电转换的电动自行车的驱动控制系统设计
基于光电转换的电动自行车的驱动控制系统设计Title: Design of Drive Control System for ElectricBicycle Based on Photoelectric ConversionAbstract: The use of electric bicycles as a means of transportation has become increasingly popular in recent years. The development of photovoltaic and photoelectric conversion technology provides a new direction for thefurther improvement of electric bicycle performance. This paper proposes a drive control system for electric bicycles based on photoelectric conversion technology. The system consists of photovoltaic panels, a charge controller, abattery pack, a motor drive circuit, a speed feedback circuit, and a microcontroller. The photovoltaic panels provide adirect source of energy for the electric bicycle, and the charge controller ensures optimal charging of the battery pack. The motor drive circuit drives the motor to provide propulsion for the bicycle, while the speed feedback circuit measures the speed of the bicycle and provides the necessary feedback to the microcontroller. The microcontroller controls the speed of the motor and integrates all the functions ofthe system. The results of simulation experiment show thatthe system has good performance, high efficiency andstability.Keywords: Electric bicycle, photovoltaic, photoelectric conversion, drive control system, microcontrollerIntroduction:With the increasing demand for transportation and the growing awareness of environmental protection, electric bicycles have become more popular. Although electric bicycles provide a green and convenient means of transportation, their shortcomings such as short battery life, low efficiency, limited range, and weak power output limit their development. Photoelectric conversion technology, due to its high efficiency, renewable and clean energy, provides a new direction for the further improvement of electric bicycle performance. This paper proposes a drive control system for electric bicycles based on photoelectric conversion technology, which can improve the performance of electric bicycles.Design of the Drive Control System:The drive control system for electric bicycles based on photoelectric conversion technology consists of photovoltaic panels, a charge controller, a battery pack, a motor drive circuit, a speed feedback circuit, and a microcontroller. The main function and design principles of these components are described below.1. Photovoltaic Panels:The photovoltaic panels are the direct energy source for the electric bicycles. They are installed on the body of the bicycle and convert solar energy into electrical energy. The voltage and current of the photovoltaic panels are related to the amount of solar radiation, the angle of incidence, and the temperature. The photovoltaic panels are required to have high conversion efficiency, good heat dissipation, and reliable waterproof performance.2. Charge Controller:The charge controller controls the charging anddischarging of the battery pack. The charge controlleradjusts the charging mode and charging current according tothe state of charge of the battery pack to ensure the battery pack is fully charged while avoiding overcharging or undercharging. The charge controller can also limit the discharge current and protect the battery from overdischarge.3. Battery Pack:The battery pack is the energy storage device for the electric bicycle. The battery pack provides power for the motor drive circuit to drive the motor to rotate. A high-capacity and high-performance battery pack is preferred.4. Motor Drive Circuit:The motor drive circuit is responsible for driving the motor to provide propulsion for the electric bicycle. The motor drive circuit typically consists of a power transistor, a drive circuit, and a current detection circuit. The power transistor is used to switch the current. The drive circuit provides driving signals for the power transistor. Thecurrent detection circuit detects the motor current and provides feedback to the microcontroller.5. Speed Feedback Circuit:The speed feedback circuit measures the speed of the electric bicycle and provides feedback to the microcontroller. The speed feedback circuit typically consists of an encoder and a signal processing circuit.6. Microcontroller:The microcontroller is the core of the drive control system. The microcontroller integrates all the functions ofthe system, including photovoltaic panel control, charge controller, battery management, motor drive control, speed feedback, and control algorithm. The microcontroller analyzesthe feedback information from the sensors and adjusts the motor drive circuit to control the speed of the electric bicycle. The microcontroller is also responsible for monitoring the system status and issuing warnings when faults occur.Simulation and Experiment:The drive control system was simulated and verified by experiment. The simulation results showed that the system had good performance, high efficiency, and stability. An electric bicycle equipped with the drive control system was manufactured and tested. The experimental results showed that the electric bicycle had excellent performance, high efficiency, and longer range.Conclusion:This paper proposed a drive control system for electric bicycles based on photoelectric conversion technology. The system consists of photovoltaic panels, a charge controller, a battery pack, a motor drive circuit, a speed feedback circuit, and a microcontroller. The system has good performance, high efficiency, and stability. The experimental results showed that the electric bicycle equipped with the drive control system had excellent performance, high efficiency, and longer range. The drive control system for electric bicycles based on photoelectric conversion technology provides a new direction for the development of electric bicycles.。
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编号本科生毕业设计基于单片机的光电驱动电动车的研究PWM adjustable DC regulated control power supply学生姓名罗海洋专业电气工程及其自动化学号1034226指导教师邢春香分院电子工程分院2014年月摘要本论文主要是研究光电驱动电动车的构造、电动车控制系统的主要原理以及实现方法。
在光电转换的前提下，实现脉宽PWM控制；通过回馈制动的控制方式，接收电动车下坡、减速以及停车的机械能量，馈送蓄电池，以节约电能。
综合采用AT89C2051单片机芯片控制系统，使控制更加合理。
系统各部分的控制电路基于Intel公司的控制芯片AT89C2051单片机。
通过转速传感器测量转速，通过软硬件的配合，实现了整个系统的设计要求。
近些年来，单片机已经逐渐深入于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。
单片机未来的发展无限广阔，可应用的领域极其宽泛，学好单片机对于我们来说无论是对未来就业还是知识储备的扩充都有极其深远的影响。
关键词：单片机，直流电机，传感器，脉宽调速，回馈制动ABSTRACTThis article from the requirements of the photoelectric control system for electric vehicle drive to proceed. Analysis and discussion of the various parts of the system circuit and method. Photoelectric conversion in the co-ordination, in accordance with the characteristics of Permanent magnet brushless DC motor, to control the implementation of PWM pulse width, based on the Detection of the location of the Hall sensor, Through feedback control of the brake, To Receive the mechanical energy of the electric cares’s downhill、Slow down and stop Feed batteries to save power，A combination of single-chip microcomputer chip control system AT89C2051，More rational of control.Key words: Microcontroller, DC motors, Sensors, PWM, Back brake目录绪论 (1)1.1电动自行车发展现况 (1)1.2电动自行车的改进 (2)第2章系统硬件电路设计与无刷直流电动机 (2)2.1电动车总体结构框图 (2)2.2总体电路设计 (3)2.3 无刷直流电动机的工作原理 (4)2.4无刷电机的结构 (4)2.4.1 供电电源 (4)2.4.2 位置传感器 (5)第3章 PWM控制技术与回馈制动...................... 错误！未定义书签。
3.1PWM技术的原理 (5)3.1.1 PWM波的产生 (6)3.2PWM波的调速原理 (6)3.3PWM波的调速方法 (6)3.4回馈制动的控制原理 (7)3.5回馈制动的实现原理 (7)第4章 AT89C2051芯片介绍与程序设计 (8)4.1概述 (8)4.2主要功能特性： (9)4.3AT89C2051引脚功能说明： (9)4.4定时器 (10)4.4.1 定时器概述 (10)4.4.2定时器的控制 (11)4.5两种低功耗模式 (12)4.5.1 空闲模式 (12)4.5.2掉电模式 (13)4.6振荡器 (13)4.6.1振荡器连接端 (13)4.6.2振荡器特征 (13)4.7程序流程图 (14)4.8控制程序 (29)4.9中断程序流程图 (24)8 结束语 (25)致谢 (26)参考文献 (27)附录一电路总图 (28)绪论电动自行车作为一种有效替代燃油车的绿色交通工具，拥有节能、环保、便捷三大优点，在减轻或消除城市环境污染方面将发挥着越来越大的作用。
电动自行车控制器是最关键的部分。
目前，电动自行车所采用的控制器电路原理基本相同或接近。
电动自行车在正常运行过程中，控制器可以通过信号采集与处理，将运行速度、电压状况等提供给显示部分。
现在的电动自行车电机主要分有刷和无刷两大类。
其中无刷直流电机的发展前景较好。
有刷和无刷直流电机大都采用脉宽调制的PWM控制方法调速，只是选用驱动电路、集成电路、功率管和某些相关功能上的差别，并都具有过流保护功能。
本课题主要研究电动车的再生制动，即电动车的驱动电机运行在再生发电状态时,既可以提供制动力,又可以给电池充电回收车体动能,从而延长电动车续驶里程。
同时采用以单片机为核心的控制器，其控制精度高，调试简单，可进行功能扩展，有助于控制器向智能化方向发展。
1.1电动自行车发展现况电动自行车为人们的出行和缓解交通压力做出了巨大贡献，电动自行车轻便、快捷、适应了现代人追求环保、效率、安全的需要，得到了人们的认可。
1998 年我国电动自行车年产量约6 万辆，1999 年产量翻番达13 万辆，据估算到2006年我国的电动自行车的数量已达到2100万辆。
电动自行车的电机经过十多年的发展，曾经有变频电机、开关磁阻电机、有刷直流电机、无刷电机等多种驱动方案。
目前较为成熟的有两大类:一类是带减速齿轮的有刷电机，有盘式结构和圆柱结构两种；另一类是不带减速齿轮的直接驱动无刷直流电机。
现在电动车所使用的电机大多数采用有刷电机，其特点是体积小,功率大。
根据实践经验,控制器的损坏,大多是由于驱动管损坏而引起其他元器件损坏。
因此，控制器的好坏主要取决于功率驱动管的负载能力。
电动自行车用电机功率大多是在150～180 W之间，采用36V/ 48V电池供电，额定电流在4.5～5A。
电动自行车用电池为铅酸蓄电池，电池过充电和过放电均会缩短电池寿命。
大电流放电还会损坏驱动管，以至于损坏控制器，因此控制器必须有防止过充电保护。
控制器设计应确保电机工作在额定电流范围内，允许有一定的过载能力和大电流自动保护功能，以保护电池和功率驱动器件。
使用刹车时，控制器要禁止输出。
为了防止过放电，控制器要对供电电压随时进行检测，一旦低于阀值(一般为标称电压的0. 85)关闭控制器输出。
尽管电动车在能源和行驶里程的研制方面，至今尚未取得突破性的进展，但已足以满足人们的基本需要。
1.2 电动自行车的改进太阳能是可再生能源，太阳能发电是21世纪发展的总趋势。
太阳能光电池是对光有响应并能将光能转换成电力的器件。
光伏效应的实质是：光子能量转换成电能的过程。
采用光电驱动的电动车，有利于太阳能的广泛开发和利用，省去麻烦的充电环节，做到对无限资源可持续利用和对环境的零污染，是未来电动自行车的发展趋向。
直流无刷电机具有明显的优势，它既具有直流电动机运行效率高、调速性能好又具有交流电动机结构简单、运行可靠、维护方便的优点。
目前电动自行车采用的直流无刷电机都是三相电机，用电子换向取代了机械换向，电角度有60°和120°两种。
由于电机具有可逆性，电动机在特定的条件下可以转变成发电机运行，因此可以通过回馈制动，回收制动能量对电池进行充电，提高电动车的行驶里程。
采用回馈制动，可接收电动车下坡、减速、停车时的能量，以节约电能。
结果表明：采用此种控制方式可达到 10 %左右的能量回收率，进而提高电动车能量利用率。
根据以上方案系统的具体设计要求为：（1）在现有的电动车基础上利用太阳能光电池进行光电转换给蓄电池进行充电，以对电动车进行供电；（2）根据结构图，以单片机为控制中心设计电机控制系统的硬件电路，设计能实现再生制动，以节约电能。
（3）无刷直流电动机采用脉宽调制的PWM控制方法调速；（4）分析工作原理，根据流程图进行软件编程。
2系统硬件电路设计与无刷直流电动机2.1电动车总体结构框图电动自行车的电气部分由电源、轮毂、控制器、霍尔调速转把、刹车手把等组成。
总体结构框图见图1所示。
电动自行车在骑行中, 控制器的功率驱动管处于开关工作状态。
行驶速度与控制器输出的电压成正比。
电机电流控制采用脉宽调制(PWM) 方式, 不同的速度电机电流也不同。
因此,在不同的速度和负载下,功率管的功率损耗也不同。
其速度由霍尔调速手把送出信号, 经A/ D 转换后送至单片机, 再由单片机根据输入信号的强弱, 输出相对应的PWM脉冲信号送到功率驱动管。
欠压保护和过流保护功能,由运算放大器分别采样后送至单片机,再由单片机控制禁止输出。
图1 电动自行车电气部分原理结构框图2.2 总体电路设计本设计是以AT89C2051为核心的电动车控制系统。
具体电路如附图（1）所示，由于89C2051内部没有PWM 和A/D 转换，因此它要借助了三个模拟比较器完成相应工作。
IC8B 作为电池欠压检测器，欠压时，给单片机(13)脚一个低电平；IC8D 做过流检测器，过流时，给单片机⑦脚一个低电平；借助普通I/O 口(11)脚输出，通过积分电路和转把模拟速度信号在IC8A 进行比较后.输入单片机(12)脚，用软件完成PWM 控制，然后分三相六路输出到三个专用驱动芯片IR2103。
由IR2103驱动每相的上、下桥的VDMOS 管。
从而使电动车运行。
IR2103是半桥式驱动芯片，可以快速可靠地驱动MOSFET 管。
其中HO 接上桥臂NMOS 管的栅极；LO 接下桥臂的NMOS 管的栅极，无刷电机就接在两桥臂的中间。
从驱动芯片输出信号端到MOSFET 的门极之间分别加了电阻R2~R7，它们的作用是限制电流信号，同时起阻尼作用。
驱动电路中的场效应管为N 沟道增强型功率管STP60NF06，它的最大漏源极电压V DSS =60V ，饱和导通时的漏源极之间的电阻R DS ＜0.016Ω。
允许通过的最大漏极电流I D =60A 。
为了提高系统的效率，减小MOSFET 的功率损耗，应使功率开关工作时的通态电阻最小，即V GS ≥10V 。
无刷直流电动机无刷直流电动机的本质是自同步运行的永磁同步电动机[1]，由永磁同步电动机、转子位置传感器和控制驱动电路三部分组成。
无刷直流电机采用逆变器驱动，进行电子换向，具有没有换向火花、抗干扰性强、运行可靠、维护简便、使用寿AT89C2051 霍尔转把信号 A/D 转换 欠压保护 电机过流保护 电机驱动电路电机霍尔信号直流无刷电动机电源 稳压系统 刹车断电信号命长等优点。