29毕业设计电动自行车调速系统的设计

毕业设计题目电动自行车调速系统的设计系别专业班级姓名学号指导教师日期--I设计任务书设计题目电动自行车调速系统的设计设计要求：⒈实现单片机对电动自行车调速系统的控制，即永磁无刷直流电动机转速的控制；⒉要求使用脉宽调速系统；⒊单片机选用芯片要合适；⒋要求有系统电路图、原理图、程序图等。设计进度要求：第一周：找指导老师，确定设计题目；第二周：结合题目，查阅相关的资料勾画调速系统基本框架；第三、四周：根据有关要求和所查资料的相关内容进行系统设计；第五、六周：对所设计的内容进行调试；第七周：书写毕业设计论文；第八周：准备毕业论文答辩。指导教师（签名）：______________--II摘要单片机控制的永磁无刷直流电动机调速系统适用于电动自行车等小功率的工作情况，并能将多余的电能回馈。该系统具有调速性能好、功率因数高、节能、体积小、重量轻等优点。本文从系统要求分析入手，将整个系统分成四个部分，分析和讨论了各个部分的电路原理、控制策略、实现方法。详细讨论了系统的各种工况及信号的传递情况，并得到了系统各个部分在不同工况的工作状态。系统各个部分的控制电路基于Intel公司的控制芯片8051单片机。根据永磁无刷直流电动机的特性实施脉宽PWM控制，并通过转速传感器测量转速通过八段数码管动态显示转速，通过软硬件的配合，实现整个系统的设计要求。关键词：单片机，脉宽调速系统，三端式稳压器，永磁无刷直流电动机--III目录摘要......................................................................................................................................II1概述....................................................................................................................................11.1电动车的发展史..........................................................................................................11.2电动车对电动机的基本要求......................................................................................11.3永磁无刷直流电动机的基本性能.............................................................................21.4无刷直流电动机在电动自行车上的应用..................................................................22总体设计............................................................................................................................43电路设计............................................................................................................................53.1电源电路......................................................................................................................53.2显示电路......................................................................................................................53.3控制电路......................................................................................................................73.4驱动电路及原理..........................................................................................................84主要器件性能及原理......................................................................................................114.18051单片机内部结构...............................................................................................114.2A/D转换芯片...........................................................................................................134.3永磁无刷直流电动机................................................................................................154.4三端式稳压器78L05的工作原理..........................................................................184.5集成转速传感器KMI15-1........................................................................................204.6译码器........................................................................................................................245程序设计..........................................................................................................................255.1主程序框图................................................................................................................255.2INT0中断服务程序..................................................................................................265.3部分子程序................................................................................................................27结论.....................................................................................................................................29致谢.....................................................................................................................................30参考文献.............................................................................................................................31--11概述1.1电动车的发展史电动车的发展史比燃油汽车更长，世界上第一辆机动车就是电动车。后来，由于燃油汽车技术的迅速发展，而电动车在能源技术和行驶里程的研制上长期未能取得突破，从20世纪20年代初至60代末，电动车的发展进入了一个沉寂期。进入70年代以来，由于中东石油危机的爆发以及人类对自然环境的日益关注，电动车才再度成为技术发展的热点。近几十年来，主要工业化国家为电动车的开发投入了大量的人力和财力，电动车的各项相关技术也取得了重大的进展。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，但是电动车的美好前景仍然激励着人们锲而不舍地开发新型电动车，改善其性能。现代电动车的能源系统、电机驱动系统、智能化的能量管理系统、充电系统、车载空调系统和变速系统，电动车的基础设施建设以及未来智能化的交通系统的发展。根据各类子系统的不同特点.近年来，各种显示高新技术的电动车层出不穷，日新月异。1.2电动车对电动机的基本要求电动车的运行与一般的工业应用不同，非常复杂。因此，对驱动系统的要求是很高的。（1）电动车用电动机应具有瞬时功率大、过载能力强、过载系数应为（3~4），加速性能好、使用寿命长等特点。（2）电动车用电动机应具有宽广的调速范围，包括恒转矩区和恒功率区。在恒转矩区，要求低速运行时具有大转矩，以满足起动和爬坡的要求；在恒功率区，要求低转矩时具有高的速度，以满足车在平坦的路面能够高速行驶的要求。（3）电动车用电动机能够在减速时实现再生制动，将能量回收并反馈回蓄电池，使得电动车具有最佳能量的利用率，这在内燃机得摩托车上是不能实现得。（4）电动车用电动机应在整个运行范围内，应具有高得效率，以提高1次充电得--2续驶里程。另外，还要求电动车用电动机可靠性好，能够在较恶劣得环境下长期工作，结构简单并适应大批量生产，运行时噪声低，价格便宜等。1.3永磁无刷直流电动机的基本性能（1）永磁无刷直流电动机是一种高性能的电动机。它的最大特点就是具有直流电动机的外特性而没有刷组成的机械接触结构。加之，它采用永磁体转子，没有励磁损耗，发热的电枢组又装在外面的定子上，散热容易。因此，永磁无刷直流电动机没有换向火花，没有无线电干扰，寿命长，运行可靠，维修简便。此外，它的转速不受机械换向的限制，如果采用空气轴承或磁悬浮轴承，可以在每分钟高达几十万转的情况下运行。无刷直流电动机因其无电刷和机械换向器，不需要减速装置，噪声低等优点，被广泛应用于电动自行车中。（2）永磁无刷直流电动机的控制系统永磁无刷直流电动机是一种高性能的电动机。它的最大特点就是具有直流电动机的外特性而没有刷组成的机械接触结构。加之，它采用永磁体转子，没有励磁损耗，发热的电枢组又装在外面的定子上，散热容易。因此，永磁无刷直流电动机没有换向火花，没有无线电干扰，寿命长，运行可靠，维修简便。此外，它的转速不受机械换向的限制，如果采用空气轴承或磁悬浮轴承，可以在每分钟高达几十万转的情况下运行。由于永磁无刷直流电动机具有上述一系列的优点，因而，其用途十分的广泛，特别适合于对性能，体积重量要求很