毕业设计（论文）-电动自行车智能控制器的设计与制作

数理与信息工程学院应用电子技术教育专业——“电动自行车智能控制器的设计与制作”)式中为占空比。改变ρ，即可改变其平均电压。2.3.5无刷直流电动机及控制器的保护如图2-12所示：图2-12保护电路一、电机过流和过热保护电机过流保护和过热保护（电机的过载保护和小电流过载保护也可以通过过热保护来实现），由单片机循环检测电机电流样值信号和电机过热信号,检测到任何一种信号,单片机将进入保护方式，令单片机输出的PWM信号变为零脉宽，使电机失电，同时借助于自行车本身的制动系统，使自行车停止前进。如图所示，此两种信号由P0.0和P0.1提供。二、蓄电池欠压保护系统软件设计时,当出现欠压信号时，并不是马上就切断主回路，而是在一定时间内连续检测欠压信号，如果欠压信号保持两秒钟，系统将进入欠压保护报警程序，如果欠压信号持续不到两秒钟，系统就不进入保护报警程序，继续正常工作。如图所示，此种信号从单片机的P0.2口输入。三、刹车控制刹车控制也采用实时响应方式,当系统检测到刹车信号后,立即使单片机输出的PWM信号变为零脉宽,使电子开关断开,电机失电。同时借助于自行车本身的制动系统,使自行车停止前进。这时单片机系统应处于等待状态,刹车信号消失后,系统恢复工作，此时PWM信号为零脉宽，骑车人需进行加速才能继续前进。这样做的好处是，可以防止自行车在刹车信号消失后急速前冲，给骑车人带来不安全因素。如图所示，此信号从单片机的P0.3口输入。四、报警指示报警指示电路由四个发光二极管和一个蜂鸣器构成，由单片机的P0.4-P0.7口和P3.3口控制，四个发光二极管分别表示电动机过热、过流、蓄电池欠压和刹车，当电动机过热、过流或蓄电池欠压时，相应的发光二极管就被点亮，同时发出报警声提醒骑车人，而当刹车信号出现时，相应的二极管点亮，但不发出报警声。为了方便单片机控制，发光二极管正极接+5V电源，负极通过限流电阻与单片机相连，驱动蜂鸣器的三极管采用9015，其电路如图2-12。第三章系统软件设计基于AT89C51单片机的需要，本设计用汇编语言进行编程。由于给直流电动机调速用的PWM信号由外电路产生，大大减小了程序的复杂程度，其程序流程如图3-1。图3-1程序主流程图在本系统控制中，欠压保护采用多点检测，当出现欠压信号时，并不是马上就切断主回路，而是在一定时间内连续检测欠压信号，如果欠压信号保持两秒钟，系统将进入欠压保护报警程序，如果欠压信号持续不到两秒钟，系统就不进入保护报警程序，继续正常工作。过流、过热保护都采用实时响应，一旦检测到过流或过热保护，系统就立即进入保护报警程序。在上述保护方案中,电流保护和蓄电池欠压保护采用非恢复性保护,一旦进入保护状态,就必须等排除故障、重新启动单片机系统后,才能恢复工作。而过热保护采用可恢复性保护,在软件保护过程中,若电动机温度下降到保护值以下时,应撤消保护,系统恢复正常工作状态。加速、减速控制也采用实时响应，一旦检测到加速或减速信号，单片机就相应改变X的值，以达到加速或减速的效果。另外，为了便于骑车人调速，系统的加速或减速的幅度和骑车人按加速或减速按钮的时间成正比，按得越长，改变的速度值就越大，只要按着加速或减速按钮，系统就一直执行加速或减速程序，直到速度达到最大值或零。刹车控制也采用实时响应，一检测到刹车信号，刹车灯亮，并将速度调到零。因为目前我国在电动自行车中采用的无刷直流电动机都是低转速的，一般为200转/分，并与车轮整合在一起，不经过变速，无刷直流电动机转子的转速就是车轮的转速，而采用12M晶振的单片机系统定时器的最长定时只有60多毫秒，在这么短的时间里，车轮不可能转一周，因此测速只能采用周期法，即多次中断定时，每次中断设为15毫秒，测出车轮转一周所需的中断次数，就可以得到车轮每转一周所需的时间，从而算出车子的行进速度，在本程序中暂时将车轮的周长定为1米，中断程序流程图见图3-2。图3-2中断程序流程图第四章结束语电动自行车控制器的性能在很大程度上决定了电动自行车的整车性能。通过单片机AT89C51将各硬件部分有机地组合起来，使系统能及时、有效地检测到各种控制信号并将转换后的信号反馈给各控制部件，实现了软硬件的完美组合。此控制器具有节能、工作可靠等特点，基本符合了人们对电动自行车控制器的要求。经过这次毕业设计，我觉得自己学到了不少东西。学会了更好地查阅资料和利用工具书。当在设计过程中需要用一些不曾学过的东西时，就要去有针对性地查找资料，然后加以吸收利用，以提高自己的应用能力，而且还能增长自己见识，补充最新的专业知识，并且加强了PROTEL软件的应用设计，最主要的是，使我对编程有了一定的提高，我是最怕编程的，因为在以前学习中，编程就是我最大的弱点，所以真的很感谢这次毕业设计。同时在这里，我要感谢我的导师施晓钟老师和毕业设计过程中所有给我真诚帮助的老师和同学。参考文献：[1]沈卓群,刘电霆,蒋存波。电动自行车智能控制器研制[J],桂林工学院学报。2002，4(22):406～408。[2]张毅坤，陈善久，裘雪红。单片微型计算机原理及应用[M]，西安电子科技大学出版社。1998年9月。[3]邵富春。怎样保护电动机[M],中国农业机械出版社。1984年6月.[4]叶金虎,徐思海,张颉明,崔海大,施民生。无刷直流电动机[M],科学出版社。1982年1月[5]邱丹,王东,高振东。直流电机PWM闭环调速系统[J]，青岛大学学报。2000，1(15):10～12.[6]韩志荣,黄乡生,李跃忠。AT89C51单片机在直流电机闭环调速系统中的应用[J],华东地质学院学报.2002,1(15):70～74。[7]杨素行。模拟电子技术基础简明教程[M],高等教育出版社.1998年10月.[8]卢静,陈非凡,张高飞,施涌潮.基于单片机的无刷直流电动机控制系统设计[J]，北京机械工业学院学报。2002,4(17):44～49.[9]王晓明，电动机的单片机控制，北京航空航天大学出版社.2002[10]马家辰，孙玉德，张颖。MCS-51单片机原理及接口技术。[11]吴金戌。8051单片机实践与应用[M]，清华大学出版社。附录一：实物图附录二：程序ORG0000HSJMPSTARTORG000BHJMPINTRETICHU:CLRAMOVR1,AMOVR2,AMOVR3,AMOVP2,#09HCLRP3.6CLRP3.7SETBP3.3MOVR4,#00HMOVR0,#68HMOVP1,R0MOVTMOD,#01H;工作于定时器方式1MOVTH0,#00HMOVTL0,#00HRETSTART:CALLCHUMAIN:JBP3.2,NEXT0MOVTH0,#00HMOVTL0,#00HSETBEASETBET0SETBTR0JNBP3.2,$JBP3.2,$MOV30H,R4MOVR4,#00HCLREX0CLREACLRTR0CLRET0;欠压NEXT0:JBP3.4,NEXTSETBP3.4LCALLJIANSU;NEXT:JBP3.5,NEXT1SETBP3.5;++++++++++++LCALLJIASUNEXT1:JBP0.1,NEXT2SETBP0.1LCALLGUOLIUNEXT2:JBP0.0,NEXT3SETBP0.0LCALLGUORENEXT3:JBP0.3,NEXT4SETBP0.3LCALLSHACHENEXT4:JBP0.2,NEXT5SETBP0.2LCALLQIANYANEXT5:LCALLXIANSHIJMPMAIN;++++++++++++JIASU:CJNER0,#00H,JIASU1MOVP1,#00HJMPJIASU2JIASU1:DECR0MOVP1,R0LCALLDELAY2LCALLXIANSHIJNBP3.4,JIASUJIASU2:RET;JIANSU:CJNER0,#0FFH,JIANSU1MOVP1,#0FFHJMPJIANSU2JIANSU1:INCR0MOVP1,R0LCALLDELAY2LCALLXIANSHIJNBP3.5,JIANSUJIANSU2:RET;过流过流过流过流过流过流过流过流过流过流过流过流过流GUOLIU:MOVA,#09HMOVP2,ACLRP3.6LCALLDELAYLCALLDELAYCLRP3.7MOV22H,R0CLRP0.5CLRP3.3MOVR0,#0FFHMOVP1,R0MOVR0,22HGUOLIU1:JNBP0.1,GUOLIU1SETBP0.5SETBP3.3RET;过热过热过过热过热过热过热过热过热过热过热过热过热过热GUORE:MOVA,#09HMOVP2,ACLRP3.6LCALLDELAYLCALLDELAYCLRP3.7CLRP0.4CLRP3.3MOV22H,R0MOVR0,#0FFHMOVP1,R0MOVR0,22HGUORE1:JNBP0.0,GUORE1SETBP0.4SETBP3.3MOVR1,24HMOVR2,25HRET;刹车刹车刹车刹车刹车刹车刹车刹车刹车刹车刹车刹车刹车刹车刹车刹车SHACHE:MOVA,#09HMOVP2,ACLRP3.6LCALLDELAYLCALLDELAYCLRP3.7CLRP0.7CLRP3.3MOV22H,R0MOVR0,#0FFHMOVP1,R0MOVR0,22HSHACHE1:JNBP0.3,SHACHE1SETBP0.7SETBP3.3MOVR1,24HMOVR2,25HRET;欠压欠压欠压欠压欠压欠压欠压欠压欠压欠压欠压欠压欠压欠压欠压欠压QIANYA:MOVR5,#10HQIANYA1:LCALLDELAYLCALLXIANSHIJBP0.2,QIANYA2DJNZR5,QIANYA1CLRP0.6CLRP3.3MOV22H,R0MOVP1,#0FFHMOVR0,22HMOVA,#09HMOVP2,ACLRP3.6LCALLDELAYLCALLDELAYCLRP3.7QIANYA2:RET;显示显示显示显示显示显示显示显示显示显示显示显示显XIANSHI:MOVA,#0FEHSUBBA,R0JNCXIANSHI1MOVR1,#00HMOVR2,#00HJMPXIANSHI2XIANSHI1:;速度大于FD;速度是用车轮的周长除以脉冲周期得到的。MOVA,R0;30H存放是周期MOVB,30HDIVABMOVR6,AMOVR7,BMOVA,R4;如果是R7大的话,那么要在R6的值+1,相当于四舍五入的性质DECAMOVB,#02HDIVABCLRCSUBBA,R7JNCXIANSHIAINCR6XIANSHIA:;十六进制转化为十进制MOVA,R6MOVB,#0AHDIVABMOVR1,AMOVR2,BXIANSHI2:;进行显示MOVA,R1MOVDPTR,#TABMOVCA,@A+DP