电动自行车驱动控制系统_毕业设计(编辑修改稿)

电动自行车驱动控制系统_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

当该引脚 为高电平时， IR2110的输出被封锁，输出端 HO（ 7脚）、 LC（ 1脚）恒为低电平。 而当该脚为低电平时，输出跟随输入变化。 用于故障（过电压、过电流）保护电路。 引脚 6（ VB）及引脚 3（ Vcc）分别为上下通道互锁输出级电源输入端。 用于盐城工学院毕业设计说明书（ 20xx） 9 接输出级电源正极，且通过一个较高品质的电容接引脚 2。 引脚 3还通过一个高反压快速恢复二极管与引脚 6相连。 （ 2） IR2110的自举电路 在驱动电路设计中， IR2110的自举电路可以有效的保护 IGBT。 IR2110自举电路的结果原理图如图 34所示： 图 34 IR2110自举电路原理图 图 34中 C1及 VD1 分别为自举电容和快速恢复二极管 ,C2为 VCC的滤波电容。 当 S1在关断期间， C1已经充满电，即 VCC=VC1。 在 VM1开通， VM2关断期间 ,VC1通过电阻 Rg1与 S1的栅射极间电容 Cg1放电。 在 VM1关断， VM2开通期间， S1栅电荷经Rg1和 VM2快速释放。 在经过死区时间后， S2开通 VCC经过 VD S2给 C1充电。 这就是 IR2110的自举电路原理。 如果自举电容 C选取的过大 ,可能使 S2关断时电容两端还没有达到要求的电压，而电容选择较小则会导致电容存储的能量 不够维持栅源电压在 S1导通时间内为一定值。 在选择自举电容 C1最好选择非电解电容，电容应尽可能的靠近芯片。 一般情况下为保证自举电容将栅源电压持续一段时间 ， 选电容为其最小值的 15倍左右。 综合考虑在设计驱动电路时采用 1uf的电容为 IR2110的自举电容。 H 桥驱动电路原理 自举电路输出端电源 VCC是 12V,输人信号端电源 VDD是 5V,C C8是自举电容 ,D D2是二极管 , C C10是滤波电容 , Q Q Q Q5是 场效应晶体管 .当Q Q5导通时 , 电机正转 ； 当 Q Q4导通时 , 电机反转 ； 当 Q Q5导通时 ,电机两极与地短接 , 电机刹车制动。 根据自举原理 , 上桥 Q2的导通必须要以下桥 Q4的导通为前提 , 给自举电容充电。 理论上 ,Q2是不能实现占空比导通的 , 只能达到 97%。 Q5始终导通 , 接通不同占空比 u可实现电机正转调速。 当 Q2导通时 , 电机全速正转 ； Q4导通时 , 电机两端都接地 , 电机刹车。 同理 , Q4的 不同占空比可实现电机反转调速。 电动自行车驱动控制系统设计 10 132Q2IRF32051uF/16VC7104C6D21N4148132Q4IRF320524V10uFC3VCC_5V100uFC112V12VD61N4148R556D41N4148R356HIN1132Q3IRF32051uF/16VC8104C5D11N4148132Q5IRF320524V10uFC4VCC_5V100uFC212V12VR656R456MB1MotorLIN2HIN2LIN1SD SDC9C10LO1VB6VS5HO7COM2VCC3VDD9HIN10SD11LIN12VSS13U3IR2110LO1VB6VS5HO7COM2VCC3VDD9HIN10SD11LIN12VSS13U4IR2110 图 32 H桥驱动电路 稳压电源 因为系统需要的不同电压值较多，且由于电机在正常工作时对电源的干扰很大，如果只用一组电源难以防止干扰，为此 在设计时采用了两组可调的稳压电源为系统控制单元和驱动单元单独供电。 在设计时首先考虑到使用三端可调稳压集成芯片 LM780和 LM7905。 LM7805系列稳压器输出连续可调的正电压， LM7905系列稳压器输出连可调的负电压，可调范围为 ~37V，最大输出电流为。 稳压器内部含有过流、过热保护电路，具有安全可靠，性能优良、不易损坏、使用方便等优点。 其电压调整率和电流调整率均优于固定式集成稳压构成的可调电压稳压电源。 再利用 LM780 LM7905三端稳压芯片即可形成一个 ~18V可调和 5V固定输出的稳压电源。 具体设计电路图如下（图 33）当 220V交流电压经过变压器转换成双 18V的交流电压，利用 B2整流桥实现整流后，利用了 3300uf大电容 C C2整流，因为大容量电解电容有一定的绕制电感分布电感，易引起自激振荡，形成高频干扰，所以稳压器的输入、输出端常并入 103瓷介质小容量电容 C C4用来抵消电感效应，抑制高频干扰，利用 LM31 LM337稳压器实现 18V和 18V可调，最后在经过 470uf电解电容 C C8滤波后给 LM780 LM7905稳压后再通过 C C10滤波后输出 5V直流固 定电压。 盐城工学院毕业设计说明书（ 20xx） 11 图 33 稳压电源电路 光电测速电路 本光电测速模块的设计主要采用型号为 H42B6光电传感器。 模块的工作原理如下，当码盘上的缝隙转到 光电传感器 所在的位置光敏晶体管接收到光线而导通，此时原理图中 a点输出为低电平 0，当圆孔缝隙离开 光电传感器 所在的位置光敏晶体管因接收不到光线而截止，此时 a点输出为高电平 1。 图中 LM358和电阻 R R5组成电压比较器，起滤波整形的作用。 经过 LM358的电压信号通过 PCA口 送至单片机进行频率测量。 R1390R25kVCC_5VVCC_5VGND GNDPCA32148U3ALM358R410kR510kVCC_5VGNDVCC_5VU4光电开关a 图 35 光电测速模块原理图 系统软件设计 系统程序为一个主程序（包括若干功能模块），中断子程序，以及若干个子程序，共计三大部分构成。 按照任务的定义，每个功能模块都能完成某一明确的任务，实现具体的某个功能，如测量、计算、显示、键盘扫描、输出控制等。 本a 电动自行车驱动控制系统设计 12 设计的总程序设计流程图及其部分主要子程序流程图如图 41系统总体 流程图。 图 41 系统主体流程图 电动机驱动和速度控制程序设计 include include include include unsigned char PWM0_TEMP= 128。 //占空比设置，赋初值 0x80 50%占空比 unsigned char duty_cycle。 unsigned char KEY1_F,KEY2_F,KEY3_F,KEY4_F。 //按键标志位 unsigned char START_F = 0。 //设置完成，启动标志位 void Motor_Ctr_Int(void) { DIR = 0。 //初始化方向 设 IR=1 正 DIR=0 反 盐城工学院毕业设计说明书（ 20xx） 13 PWM_DIS。 //初始化时不输出 PWM } void PID_Adjust(void) //PWM 调节函数 { if(START_F==1) { PWM_DAC(PWM0_TEMP)。 //更新 PWM 参数，改变输出占空比 duty_cycle=PWM0_TEMP*100/255。 //占空比计算 } } void Key(void) { static unsigned int key1_t,key2_t,key3_t,key4_t。 //按键有效计数 if( KEY1 == 0 ) { ++key1_t。 //按键去抖 if( key1_t == 5 ) { KEY1_F = 1。 } } else key1_t= 0。 if( KEY2 == 0 ) { ++key2_t。 if( key2_t == 5 ) { KEY2_F = 1。 } } else key2_t= 0。 if( KEY3 == 0 ) { ++key3_t。 if( key3_t == 5 ) 电动自行车驱动控制系统设计 14 { KEY3_F = 1。 } } else key3_t= 0。 if( KEY4 == 0 ) { ++key4_t。 if( key4_t == 5 ) { KEY4_F = 1。 } } else key4_t= 0。 } void Key_symbol_process(void) { static unsigned char key4_flag。 //按键状态标志 if( KEY1_F ) { KEY1_F = 0。 PWM0_TEMP++。 //加速 } if( KEY2_F ) { KEY2_F = 0。 PWM0_TEMP。 //减速 } if( KEY3_F ) { KEY3_F = 0。 DIR=~DIR。 //方向切换 } if( KEY4_F ) { KEY4_F = 0。 盐城工学院毕业设计说明书（ 20xx） 15 key4_flag++。 //通过标志位，设置个十百千设置 if(key4_flag==1) //KEY4P3^5ET1 按第 1次 { PWM_EN。 // 启动 START_F = 1。 } if(key4_flag==2) //KEY4P3^5ET1 按第 2次 { START_F = 0。 MOTOR_STOP。 //快速制动 key4_flag = 0。 } } } PWM 调速与测速程序设计 PCA 捕获模式 STC12C5A60S2D 系列单片机中的 PCA 可编程计数器阵列含有一个特殊的 16位定时器 ，它可与 2 个 16位捕获／比较模块相连。 每个模块可编程工作在 4 种模式下，即：上升／下降沿捕获、软件定时器、高速输出或可调制脉冲输出。 设计时，可将模块 0 连接到 (CEX0／ PCA0／ PWM0)，模块 1 连接到 (CEX1／ PCA1／ PWM1)。 由于寄存器 CH 和 CL 的内容是正在自由递增计数的 16 位 PCA定时器的值，因此， PCA 定时器可作为 2个模块的公共时间基准，并可通过编程工作在 1／ 12 振荡频率、 1／ 2振荡频率、定时器 0 溢出或 ECI 脚的输入 ()。 定时器的计数源由 CMOD SFR 的 CPS1 和 CPS0位来确定。 要使 PCA 模块工作在图 42 所示的捕获模式，寄存器 CCAPMn 中的 CAPNn 和CAPPn 至少应有一位必须置 1。 对模块的外部 CEXn 输入 (包括 CEX0／ 、 CEX1／ 、 CEX2／ 、 CEX3／ 口 )的跳变进行采样时，若采样到有效跳变，其 PCA 硬件就将 PCA 计数器阵列寄存器 (CH 和 CL)的值装载到模块的捕获寄存器中 (CCAPnL 和 CCAPnH)。 PCA 脉宽调节模式 所有 PCA 模块都可按图 43 所示的工作模式用作 PWM 输出。 其输出频率取决于 PCA定时器的时钟源。 由于所有模块均共用仅有的 PCA 定时器，所以，它们的输出频率相同。 各个模块的输出占空比是独立变化的，与使用的捕获寄存器{EPCnL， CCAPnL}有关。 当 CLSFR 的值小于 {EPCnL， CCAPhL}时，输出为低，而电动自行车驱动控制系统设计 16 当 PCACLSFR 的值等于或大于 {EPCnL， CCAPnL}时，输出为高。 当 CL 的值由 FF变为 00 溢出时， {EPCnH， CCAPnH}的内容将被装载到 {EPCnL， CCAPnL}中。 这样就可实现无干扰地更新 PWM。 使能 PWM模式时，模块 CCAPMn寄存器的 PWMn和 ECOMn位必须置位。 图 42 PCA 捕获模式 图 43 PCA 脉宽调节模式 PWM 调制信号接收模块 由于要用 PCA1模块来把上位机输出的频率为 1 kHz的 PWM调制信号的频率提高 (因为频率越高，越容易滤波 )，故将 PCA 定时器的时间基准置为 1／ 2振荡频率。 用。