1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　采用單片機控制永磁無刷直流電動機的調速系統(tǒng)適用于電動小車等小功率的工作況。并且可以將多余的電能進行回潰。該調速控制系統(tǒng)具有調速性能好、功率因數(shù)高、節(jié)能、體積小、重量輕等優(yōu)點。比較適合生活生產(chǎn)的使用實際需要。</p><p>　　本文從小車調速系統(tǒng)要求分析入手，將整個系統(tǒng)分成了四個部分，分析和討論了各個

2、部分的電路原理、控制策略以及實現(xiàn)的方法。詳細的討論了系統(tǒng)的各種工況及信號的傳遞情況，并得到了系統(tǒng)各個部分在不同工況的工作狀態(tài)。系統(tǒng)各部分的控制電路基于Intel公司的控制芯片8051單片機。根據(jù)永磁無刷直流電動機的特性實施脈寬PWM控制，并通過轉速傳感器測量轉速通過八段數(shù)碼管動態(tài)顯示轉速與電量，通過軟硬件的配合，實現(xiàn)了整個系統(tǒng)的設計要求，達到設計目的。</p><p>　　關鍵詞：單片機； 脈寬調速系統(tǒng)； 電動機

3、； 傳感器； 蓄電池</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　SCM control of permanent magnet brushless DC motor speed control system applicable to electric bicycles, and other low-power work. Redund

4、ant power and can return to collapse. The system has good speed performance, high power factor, energy saving, small size, light weight, and other advantages. Tally with the actual situation .</p><p>　　This

5、paper analyzes the requirements from the system, the whole system will be divided into four parts, analysis and discussion of the various parts of the circuit of the control strategy, implementation method. Discussed in

6、detail the status of the various systems and signal transduction, and have the system in different parts of the state the status of the work. Part of the system control circuit based on Intel's 8051 chip microcontrol

7、ler. According to the permanent magnet brushless DC motor c</p><p>　　Key words: SCM; pulse speed control system; motor; speed sensor; battery</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>

8、;<b>　　1緒論1</b></p><p>　　1.1本課題的研究背景和意義1</p><p>　　1.2控制理論的概念1</p><p>　　1.3電動機控制技術的發(fā)展2</p><p>　　1.3.1電力電子器件的發(fā)展2</p><p>　　1.3.2微機控制電動機技術的發(fā)展2

9、</p><p>　　1.3.3微機控制電動機的特點2</p><p>　　1.4本課題的主要任務3</p><p>　　2噴藥小車電動機的研究3</p><p>　　2.1電動車對電動機的基本要求4</p><p>　　2.2永磁無刷直流電動機特性分析4</p><p>　　2.2.

10、1無刷直流電動機的結構4</p><p>　　2.2.2永磁無刷直流電動機的基本性能5</p><p>　　2.2.3永磁無刷直流電動機的控制系統(tǒng)5</p><p>　　2.2.4 直流無刷電機的運行原理5</p><p>　　2.2.5永磁無刷直流電動機的不足7</p><p><b>　　3總體

11、設計布局7</b></p><p>　　4電動小車調速系統(tǒng)的硬件設計7</p><p>　　4.1 MCS-51單片機內部結構7</p><p>　　4.3電流檢測單元11</p><p>　　4.3.1霍爾電流傳感器的測量原理11</p><p>　　4.3.2電流檢測電路12</p&g

12、t;<p>　　4.4速度給定單元13</p><p>　　4.4.1霍爾轉把結構13</p><p>　　4.4.2霍爾轉把的信號特征13</p><p>　　4.5速度檢測單元14</p><p>　　4.5.1霍爾位置檢測電路14</p><p>　　4.5.2集成轉速傳感器15<

13、/p><p>　　4.5.3集成型速度傳感器的性能特點16</p><p><b>　　4.6譯碼器16</b></p><p>　　4.7.1 Intel8279可編程鍵盤／顯示器接口簡介17</p><p>　　4.7.2 蓄電池的容量顯示18</p><p>　　4.8控制器保護功能欠壓

14、檢測電路18</p><p>　　5電動小車控制器軟件設計19</p><p>　　5.1系統(tǒng)軟件設計的基本要求19</p><p>　　5.2系統(tǒng)主程序結構20</p><p>　　5.2.1主程序流程20</p><p>　　5.2.2定時中斷服務程序流程20</p><p>　

15、　5.2.3 AD中斷服務程序流程21</p><p>　　5.3電機控制程序設計21</p><p>　　5.3.1 速度調節(jié)程序21</p><p>　　5.3.2 電流調節(jié)程序22</p><p>　　5.4 軟件抗干擾設計22</p><p><b>　　結論24</b><

16、;/p><p><b>　　致 謝25</b></p><p><b>　　參考文獻26</b></p><p><b>　　1緒論</b></p><p>　　1.1本課題的研究背景和意義</p><p>　　本設計的出發(fā)點源自生活實際的需要，滿足我

17、國農民在農業(yè)生產(chǎn)時候的使用。我國作為世界上的農業(yè)大國，農業(yè)是國家發(fā)展的一個命脈。國家人口眾多，需要的農業(yè)產(chǎn)品數(shù)量便自然而然的也有量上的要求，于是種植便是發(fā)展的一個要素。加上我國地理環(huán)境多種多樣，使得在多樣的環(huán)境中還能滿足生產(chǎn)需要顯得尤為重要。本設計是在農產(chǎn)品種植過程中對農作物實施噴藥作業(yè)時的一個半自動化工具的一個部分。</p><p>　　電動噴藥小車的研發(fā)，其控制器部分是核心的一個組成，于是控制器的設計便是一個

18、重要的任務。</p><p>　　1.2控制理論的概念</p><p>　　隨著社會的進步和科學技術的發(fā)展，控制理論經(jīng)歷了從傳統(tǒng)控制理論到大系統(tǒng)理論和智能控制理論的發(fā)展歷程。傳統(tǒng)控制理論包括經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論。經(jīng)典控制理論主要解決單輸入單輸出問題，并采用傳遞函數(shù)、時域及頻域分析方法研究對被控對象的控制，其研究對象主要是線性定常對象?，F(xiàn)代控制理論從時域研究了多輸入多輸出線性系統(tǒng)，建立

19、了刻劃控制系統(tǒng)本質的基本理論，使控制從一類工程設計方法提高成為一門新的科學。。雖然傳統(tǒng)控制理論曾經(jīng)在一段時期成為解決控制問題的有力工具并在當今控制領域起著重要作用，但是隨著科學技術的發(fā)展，工程科學對控制提出了更高的要求，傳統(tǒng)控制理論卻表現(xiàn)出了它的局限性。工業(yè)生產(chǎn)過程多具有非線性、時變性和不確定性，一般難以用精確的數(shù)學模型描述。傳統(tǒng)控制理論的任務在于反饋控制使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。但工程技術提出的控制任務遠不能用穩(wěn)定來概括，面對復雜的對象，復雜的

20、環(huán)境和復雜的任務必須發(fā)展新概念、理論與方法【1】。</p><p>　　智能控制理論是控制理論與人工智能相結合的產(chǎn)物，是傳統(tǒng)控制理論在深度上的挖掘，其目標是提高控制系統(tǒng)自尋優(yōu)、自適應、自學習、自組織等方面的智能水平。迄今為止，世界上最高級、最有成效的控制器還是人類自身，因為人具有比任何其他動物都發(fā)達的大腦，人具有處理模糊信息和直覺推理等多種智能【1】。從不同角度模擬人的智能就產(chǎn)生了不同的智能控制理論分支，其中應用

21、較多的有模糊控制、專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡等【2】。從廣義上講，各種智能控制方法的共同點是使工程控制系統(tǒng)具有某種仿人的智能，即研究人腦的微觀或宏觀結構功能，并把它移植到工程上【3】。</p><p>　　“電動小車調速系統(tǒng)研究”課題的主要任務是研制一種電動小車調速裝置，為機器控制電動小車自主運行研究做前期準備工作。另外，在運動控制系統(tǒng)中應用最普遍的是電動機自動調速系統(tǒng)。由于直流電動機具有極好的運行性能和控制特性，長期以

22、來是自動調速系統(tǒng)的主要形式。在許多工業(yè)部門，如金屬加工、紡織、海洋鉆探、軋鋼、礦山采掘、造紙以及電動汽車等需要高性能可控電力拖動的場合，廣泛采用直流調速系統(tǒng)。因此研究電動小車調速系統(tǒng)具有重要的理論和現(xiàn)實意義。</p><p>　　1.3電動機控制技術的發(fā)展</p><p>　　電動機控制是一門集電動機運行理論、電子技術、自動控制理論和微機控制技術于一起的機電一起化技術【4】【5】。隨著這些

23、相關技術的進步，電動機控制技術也在不斷地發(fā)展。</p><p>　　1.3.1電力電子器件的發(fā)展</p><p>　　從20世紀50年代中期第一代電力電子器件即普通晶閘管(Thyristor)發(fā)明至今，電力電子器件的發(fā)展已經(jīng)歷了第二代有自關斷能力的電力電子器件、第三代復合場控器件和第四代功率集成電路等。功率集成電路(Powerintegratedcircuit，PlC)的出現(xiàn)是電力電子器件

24、發(fā)展的第四次突破，它實現(xiàn)了電力電子技術和微電子技術的結合以及動力—信息一體化，將電動機控制技術推向了一個新時代。自問世以來，晶閘管的功率容量己提高了3000倍。</p><p>　　電力電子器件的一個新的發(fā)展動向是電力電子器件向集成化、智能化方向發(fā)展。智能功率模塊(Intelligent Powermodule，IPM)是電力電子器件向第四代功率集成電路發(fā)展的過渡產(chǎn)品，它是微電子技術和電力電子技術相結合的產(chǎn)物。功

25、率集成電路不僅具有一定的功率輸出能力，而且具有邏輯、控制、傳感、檢測、保護和自診斷功能。功率集成電路內集成有驅動電路、保護電路，可實現(xiàn)過電流、短路、欠壓和過壓等保護功能。外界只需提供PWM信號，智能功率模塊就可以實現(xiàn)以往復雜的主電路及其外圍電路的功能。</p><p>　　可以預期，新的更高性能的電力電子器件還會出現(xiàn)，已有的各代電力電子器件的性能還會不斷地改進和提高。</p><p>　　

26、1.3.2微機控制電動機技術的發(fā)展</p><p>　　微型計算機應用的普及，為電動機控制實現(xiàn)數(shù)字化、高性能化和網(wǎng)絡化創(chuàng)造了條件。目前除采用各類單片微機作為數(shù)字控制器核心外，數(shù)字信號處理器(DSP)已展現(xiàn)出越來越大的優(yōu)勢。</p><p>　　借助于數(shù)字和網(wǎng)絡技術，智能控制已深入到電動機控制系統(tǒng)的各個方面?；诂F(xiàn)代控制理論的控制方法建立在對象精確的數(shù)學模型之上，需要傳感器、觀察器，結構復雜

27、，無法擺脫系統(tǒng)非線性和參數(shù)變化的影響。智能控制無需對象的精確數(shù)學模型并具有較強的魯棒性，近年已被陸續(xù)引入電動機的控制之中，使電動機控制朝著智能化控制方向發(fā)展【5】。</p><p>　　1.3.3微機控制電動機的特點</p><p>　　與連續(xù)控制相比較，電動機數(shù)字控制有如下主要特點【6】：</p><p>　　(1)控制系統(tǒng)集成度高，硬件電路單一，可靠性高，可重復

28、性好。</p><p>　　(2)一臺微機可以為多個控制回路服務，完成較多的控制功能。</p><p>　　(3)對于不同的控制算法和要求，一般不必改變系統(tǒng)的硬件，只需按新的控制算法編制新程序即可。</p><p>　　(4)借助一些人機界面設備可實現(xiàn)對系統(tǒng)運行狀態(tài)的監(jiān)控、預警、故障診斷等功能；借助處理器的通訊功能可實現(xiàn)與上位機的通訊；借助現(xiàn)場總線技術可實現(xiàn)底層控制

29、設備的聯(lián)網(wǎng)，因而能方便地實現(xiàn)高復雜度的多機協(xié)同工作。</p><p>　　(5)計算機運算速度快，精度高，具有邏輯判斷能力，且具有大容量的存儲單元，因此有能力實現(xiàn)復雜的控制規(guī)律，以達到較高的控制質量。</p><p>　　(6)數(shù)字量的運算不會出現(xiàn)模擬電路中的零點漂移問題，容易保證足夠的控制精度。由于微機控制電動機有上述特點，所以微機控制電動機的理論及應用得到迅速地發(fā)展，成為運動控制系統(tǒng)的

30、發(fā)展方向之一。</p><p>　　1.4本課題的主要任務</p><p>　　現(xiàn)代電動車是融合了電力、電子、機械控制、材料科學以及化工技術等多種高新技術的綜合產(chǎn)品。整體的運行性能、經(jīng)濟性等首先取決于電池系統(tǒng)和電機驅動控制系統(tǒng)。電動車的電機驅動系統(tǒng)一般由4個主要部分組成，即控制器、功率變換器、電動機及傳感器。目前電動車中使用的電動機一般有直流電動機、感應電動機、開關磁阻電動機以及永磁無刷電

31、動機等。</p><p>　　本論文主要內容包括：</p><p>　　(l) 根據(jù)永磁無刷直流電動機的特性實施脈寬PWM控制，檢測直流無刷電機運轉時產(chǎn)生的反電勢來確定轉子的位置，從而確定換向點和換向時刻。</p><p>　　(2) 利用液晶技術，設計出電動小車的運行過程中的參數(shù)顯示系統(tǒng)。</p><p>　　(3) 實驗、計算、分析結果得

32、出結論。</p><p>　　2噴藥小車電動機的研究</p><p>　　在所有已有的電動機中，綜合性能最好的是直流電動機。過去開發(fā)的電動車主要采用有刷直流電動機，有刷直流電動機系統(tǒng)調速方便，改變其輸入電壓或勵磁電流就可對其轉矩實現(xiàn)獨立的控制，進行平滑的調速，所以有刷直流電動機調速系統(tǒng)具有良好的動態(tài)特性和調速品質。但是有刷直流電動機系統(tǒng)由于電刷和換向器的存在而導致以下兩方面缺點：第一，必須

33、進行經(jīng)常性的維修和保養(yǎng)；第二，無法實現(xiàn)高速大容量。這兩方面的缺點使其在電動車驅動系統(tǒng)中的應用受到了限制。而無刷直流電動機則克服了有刷直流電動機的缺點，它既有有刷直流電動機的優(yōu)越的性能，又依靠電子換向，免去了機械式電刷和換向器。本系統(tǒng)選用無刷直流電動機。無刷直流電動機，就其基本結構而言，可以認為是一臺有電子開關線路、永磁式同步電動機以及位置傳感器三者組成的“電動機系統(tǒng)”。它借助反映轉子位置的位置信號，通過驅動控制電路，驅動逆變電路的功率開

34、關元件，使電樞繞組依一定次序饋電，從而在氣隙中產(chǎn)生步進式旋轉磁場，拖動永磁轉子旋轉。隨著轉子的轉動，轉子位置信號依一定規(guī)律變化，從而改變電樞繞組的通電狀態(tài)，實現(xiàn)無刷直流電動機的機械能量轉換。</p><p>　　2.1電動小車對電動機的基本要求</p><p>　　電動小車的運行，與一般的工業(yè)應用不同，非常復雜。因此，對驅動系統(tǒng)的要求是很高的。  </p><

35、p>　　(1) 電動小車用電動機應具有瞬時功率大，過載能力強、過載系數(shù)應為(3～4)，加速性能好，使用壽命長的特點。 </p><p>　　(2) 電動小車用電動機應具有寬廣的調速范圍，包括恒轉矩區(qū)和恒功率區(qū)。在恒轉矩區(qū)，要求低速運行時具有大轉矩，以滿足起動和爬坡的要求；在恒功率區(qū)，要求低轉矩時具有高的速度，以滿足車在平坦的路面能夠高速行駛的要求。</p><p>　　(3

36、) 電動小車用電動機應能夠在車減速時實現(xiàn)再生制動，將能量回收并反饋回蓄電池，使得電汽車具有最佳能量的利用率，這在內燃機的摩托車上是不能實現(xiàn)的。   </p><p>　　(4) 電動小車用電動機應在整個運行范圍內，具有高的效率，以提高1次充電的續(xù)駛里程。另外還要求電動小車用電動機可靠性好，能夠在較惡劣的環(huán)境下長期工作，結構簡單適應大批量生產(chǎn)，運行時噪聲低，使用維修方便，價格便宜等。</p

37、><p>　　2.2永磁無刷直流電動機特性分析</p><p>　　2.2.1無刷直流電動機的結構</p><p>　　2.2.2永磁無刷直流電動機的基本性能</p><p>　　永磁無刷直流電動機是一種高性能的電動機。它的最大特點就是具有直流電動機的外特性而沒有刷組成的機械接觸結構。加之，它采用永磁體轉子，沒有勵磁損耗，發(fā)熱的電樞繞組又裝在外面

38、的定子上，散熱容易，因此，永磁無刷直流電動機沒有換向火花，沒有無線電干擾，壽命長，運行可靠，維修簡便。此外，它的轉速不受機械換向的限制，如果采用空氣軸承或磁懸浮軸承，可以在每分鐘高達幾十萬轉運行。永磁無刷直流電動機機系統(tǒng)相比具有更高的能量密度和更高的效率，在電動小車中有著很好的應用前景。</p><p>　　2.2.3永磁無刷直流電動機的控制系統(tǒng)  </p><p>　　典型的永

39、磁無刷直流電動機是一種矢量控制系統(tǒng)，由于永磁體只能產(chǎn)生固定幅值磁場，因而永磁無刷直流電動機系統(tǒng)非常適合于運行在恒轉矩區(qū)域，一般采用電流滯環(huán)控制或電流反饋型SPWM法來完成。為進一步擴充轉速，永磁無刷直流電動機也可以采用弱磁控制。弱磁控制的實質是使相電流相位角超前，提供直軸去磁磁勢來削弱定子繞組中的磁鏈。</p><p>　　2.2.4 直流無刷電機的運行原理</p><p>　　直流無刷電

40、動機控制器是用來控制電動機定子上各相繞組通電的順序和時間，主要由功率邏輯開關單元和位置傳感器信號處理單元兩個部件組成，如圖2所示。</p><p>　　功率邏輯開關單元是控制電路的核心，其功能是將電源的功率以一定的邏輯關系分配給直流無刷電動機的定子上各相繞組，以便電動機產(chǎn)生持續(xù)不斷的轉矩。而各相繞組導通的順序和時間與轉子的位置有關，主要取決于來自位置傳感器的信號及邏輯開關信號?！?】</p><

41、;p>　　圖2無刷直流電動機結構原理</p><p>　　一般的永磁式直流電動機的定子由永久磁鋼組成，其主要作用是在電動機 氣隙中建立磁場，其電樞繞組通電后產(chǎn)生電樞反應磁場，由電力電子逆變器供給電樞繞組

42、的電流并不是正弦波，而是120°的方波，因而三相合成磁動勢不是恒速旋轉的，而是跳躍式的步進磁動勢，它和恒速旋轉的轉子磁動勢產(chǎn)生獻轉矩除了平均轉矩之外，還有脈動分量。由于電力電子逆變器的換向作用，使得這兩個磁場的方向在電動機運動的過程中始終保持一定的角度，從而產(chǎn)生最大平均轉矩而驅動電動機不停地運轉。</p><p>　　圖3無刷直流電動機的運行原理圖</p><p>　　圖4 有位

43、置傳感器的直流無刷電機原理框圖</p><p>　　圖5 無位置傳感器的直流無刷電機原理框圖</p><p>　　2.2.5永磁無刷直流電動機的不足</p><p>　　永磁無刷直流電動機受到永磁材料工藝的影響和限制，使得永磁無刷直流電動機的功率范圍較小，最大功率僅幾十千瓦。永磁材料在受到振動、高溫和過載電流作用時，其導磁性能可能會下降或發(fā)生退磁現(xiàn)象，將降低永磁電動

44、機的性能，嚴重時還會損壞電動機，在使用中必須嚴格控制，使其不發(fā)生過載。永磁無刷直流電動機在恒功率模式下，操縱復雜，需要一套復雜的控制系統(tǒng)，從而使得永磁無刷直流電動機的驅動系統(tǒng)造價很高。</p><p><b>　　3總體設計布局</b></p><p>　　對于電動小車控制系統(tǒng)設計主要有四個方面：一、控制電路的設計；二、傳感器選擇以及安放設計；三、顯示電路的設計；四、

45、程序設計。從總的方面來考慮，傳感器的使用應該盡量減少單片機的信號處理量，但是又必須能使車行駛自如?？刂齐娐芬鶕?jù)選用的電機和傳感器來設計，主要考慮穩(wěn)定性，抗干擾性?？刂坪诵牟捎?1單片機，控制系統(tǒng)與電路用光耦完全隔離以避免干擾?？刂粕喜捎梅謺r復用技術，僅用一塊單片機就實現(xiàn)了信號采集，電機控制和轉速顯示。如圖6所示。</p><p>　　4電動小車調速系統(tǒng)的硬件設計</p><p>　　電動

46、小車的性能指標一般包括：驅動性能、駕駛性能、車載能源系統(tǒng)性能三部份，其中驅動性能取決于電機功率因素，車載能源系統(tǒng)性能取決于電池的容量，駕駛性能指標主要包括：加速性能、最大爬坡性能、剎車性能及駕駛里程性能等駕駛模式，駕駛性能指標的優(yōu)劣取決于控制系統(tǒng)駕駛模式的技術。</p><p>　　4.1 MCS-51單片機內部結構 </p><p>　　8051是MCS-51系列單片機的典型產(chǎn)品，我們以

47、這一代表性的機型進行系統(tǒng)的講解。 8051單片機包含中央處理器、程序存儲器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、定時/計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在我們分別加以說明：</p><p>　　（1）中央處理器 </p><p>　　中央處理器(CPU)是整個單片機的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進制數(shù)據(jù)或代碼

48、，CPU負責控制、指揮和調度整個單元系統(tǒng)協(xié)調的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等操作。</p><p>　?。?）數(shù)據(jù)存儲器(RAM) </p><p>　　8051內部有128個8位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和128個專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的的RAM只有128個，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運算的中間結果

49、或用戶定義的字型表。</p><p>　?。?）程序存儲器(ROM) </p><p>　　8051共有4096個8位掩膜ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。</p><p>　　（4）定時/計數(shù)器(ROM) </p><p>　　8051有兩個16位的可編程定時/計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或計數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉向。</p&

50、gt;<p>　?。?）并行輸入輸出(I/O)口 </p><p>　　8051共有4組8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。</p><p>　?。?）全雙工串行口  </p><p>　　8051內置一個全雙工串行通信口，用于與其它設備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當同步移位器

51、使用。</p><p>　?。?）中斷系統(tǒng) </p><p>　　8051具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時/計數(shù)器中斷和一個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級的優(yōu)先級別選擇。</p><p>　?。?）時鐘電路  </p><p>　　8051內置最高頻率達12MHz的時鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機運行的脈沖

52、時序，但8051單片機需外置振蕩電容。</p><p>　　單片機的結構有兩種類型，一種是程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開的形式，即哈佛</p><p>　　圖7 MCS-51內部結構示意圖</p><p>　　(Harvard)結構，另一種是采用通用計算機廣泛使用的程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器合二為一的結構，即普林斯頓(Princeton)結構。INTEL的MCS-51系列單

53、片機采用的是哈佛結構的形式，而后續(xù)產(chǎn)品16位的MCS-96系列單片機則采用普林斯頓結構。</p><p>　　圖7是MCS-51系列單片機的內部結構示意圖【8】:</p><p>　?。?）MCS-51的引腳說明 </p><p>　　MCS-51系列單片機中的8031、8051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接PDIP結構，圖8是它們的引腳配置，40

54、個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個I/O口，中斷口線與P3口線復用?，F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明：</p><p>　　·Pin20:接地腳。</p><p>　　·Pin40:正電源腳，正常工作或對片內EPROM燒寫程序時，接+5V電源。</p><p>　　·Pin18:時鐘XTAL2腳，片

55、內振蕩電路的輸出端。</p><p>　　8051的時鐘有兩種方式，一種是片內時鐘振蕩方式，但需在18和19腳外接石英晶體(2-12MHz)和振蕩電容，振蕩電容的值一般取10p-30p。另外一種是外部時鐘方式，即將XTAL1接地，外部時鐘信號從XTAL2腳輸入。MCS-51系列單片機中的8031、8051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結構，右圖是它們的引腳配置，40個引腳中，正電源和地線兩根，外置

56、石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個I/O口，中斷口線 與P3口線復用?，F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明：</p><p>　　·Pin20:接地腳。</p><p>　　·Pin40:正電源腳，正常工作或對片內EPROM燒寫程序時，接+5V電源。</p><p>　　·Pi

57、n19:時鐘XTAL1腳，片內振蕩電路的輸入端。</p><p>　　·Pin18:時鐘XTAL2腳，片內振蕩電路的輸出端。</p><p>　　8051的時鐘有兩種方式，一種是片內時鐘振蕩方式，但需在18和19腳外接石英晶體(2-12MHz)和振蕩電容，振蕩電容的值一般取10p-30p。另外一種是外部時鐘方式，即將XTAL1接地，外部時鐘信號從XTAL2腳輸入。</p&g

58、t;<p>　　·輸入輸出(I/O)引腳，Pin39-Pin32為P0輸入輸出腳，Pin1-Pin1為P1.0-P1.7輸入輸出腳，Pin21-Pin28為P2.0-P2.7輸入輸出腳，P-Pin-P3.7輸入輸出腳，這些輸入輸出腳的功能說明將在以下內容闡述。</p><p>　　·Pin9:RESET/Vpd復位信號復用腳，當8051通電，時鐘電路開始工作，在RESET引腳上出

59、現(xiàn)24個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復位。初始化后，程序計數(shù)器PC指向0000H，P0-P3輸出口全部為高電平，堆棧指鐘寫入07H，其它專用寄存器被清“0”。RESET由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000H地址開始執(zhí)行程序。然而，初始復位不改變RAM（包括工作寄存器R0-R7）的狀態(tài)，8051的初始態(tài)如表1：</p><p>　　表1 8051的初始態(tài)</p><p>　　特殊功

60、能寄存器初始態(tài)特殊功能寄存器初始態(tài)</p><p>　　A00HB00H</p><p>　　PC00HSP07H</p><p>　　4.2 A/D轉換芯片</p><p>　　ADC0809芯片是最常用的8位模數(shù)轉換器。 它的模數(shù)轉換原理采用逐次逼進型，芯片由單個＋5V電源供電，可以分時對8路輸入模擬量進行A／D轉換，

61、典型的A／D轉換時間為100微妙左右。在同類型產(chǎn)品中，ADC0809模數(shù)轉換器的分辨率、轉換速度和價位都屬于居中位置。</p><p>　　內部邏輯結構，如圖9所示:</p><p>　　圖 9 ADC0809內部結構</p><p><b>　　引腳功能說明：</b></p><p>　　·D7～D0：8

62、位數(shù)字量輸出，A/D轉換結果。</p><p>　　·IN0～IN7：8路模擬電量輸入，可以是：0～5V或者－5V～＋5V或者－10V～+10V。</p><p>　　·+VREF：正極性參考電源。</p><p>　　·START：啟動A/D轉換控制輸入，高電平有效。</p><p>　　·入的工作時

63、鐘，典型頻率為500KHz。</p><p>　　·ALE：地址鎖存控制輸入，高電平開啟接收3位地址碼，低電平鎖存地址。</p><p>　　·CBA：3位地址輸入，其8個地址值分別選中8路輸入模擬量IN0～IN7之一進行模數(shù)轉換。C是高位地址，A是最低位地址。</p><p>　　·OE：數(shù)字量輸出使能控制，輸入高有效，輸出A/D轉換

64、結果D7～D0。</p><p>　　·EOC：模數(shù)轉換狀態(tài)輸出。當模數(shù)轉換未完成時，EOC輸出低電平；當模數(shù)轉換完成時，EOC輸出高電平。EOC輸出信號可以作為中斷請求或者查詢控制。</p><p>　　·Vcc：芯片工作電源＋5V。</p><p>　　·GND：芯片接地端。</p><p><b>

65、;　　4.3電流檢測單元</b></p><p>　　4.3.1霍爾電流傳感器的測量原理</p><p>　　圖10為霍爾電流傳感器原理電路圖，它是根據(jù)磁場平衡原理工作的。具體工作過程為：流過主回路的電流IP在導線周圍產(chǎn)生一個強的磁場，這一磁場被聚磁環(huán)聚集并感應霍爾器件，使霍爾器件有一電壓信號輸出。這一信號被放大囂放大并使相應的功率管導通，從而獲得一補償電流IS補償電流IS流過

66、繞在聚磁環(huán)上的多匝副邊線圈時所產(chǎn)生的磁場與主電流所產(chǎn)生的磁場方向相反，因而產(chǎn)生補償作用，使磁場減少，霍爾電壓也隨著減少，最后當IS所產(chǎn)生的磁場與IP所產(chǎn)生的磁場相等時，補償電流IS將不再變化。</p><p>　　圖10霍爾電流傳感器原理電路圖</p><p><b>　　此時，</b></p><p>　　NPIPNSIS

67、 公式（1）</p><p><b>　　式中，</b></p><p>　　NP為原邊線圈匝數(shù)；</p><p><b>　　IP為原邊電流；</b></p><p>　　NS為副邊線圈匝數(shù)；</p><p><b>　　IS為副邊

68、電流。</b></p><p>　　主回路電流IP的任何變化都會破壞磁場的平衡，一旦磁場失去平衡，霍爾器件就有電壓信號輸出，相應地就有補償電流IS流過副邊線圈進行補償。從宏觀來看，副邊補償電流IS的安匝數(shù)在任何時刻都與主電流IP的安匝數(shù)相等。由式(1)可知，如果已知NP、NS，在測得IS的條件下即可求得原邊電流IP。</p><p>　　4.3.2電流檢測電路</p&g

69、t;<p>　　對于兩相導通三相六狀態(tài)無刷直流電動機，任一時刻，只有兩相繞組導通，電流從一相繞組流進，從另一相繞組流出，電流大小與直流側電流大小相等。這樣，只要在直流側串聯(lián)一個采樣電阻就可以檢測導通相的相電流。常見的無刷直流電動機的電流檢測方法有：電阻法，霍爾電流傳感器法，電流互感器法。這三種方法的對比如表 2 所示。</p><p>　　表2 電阻法，霍爾電流傳感器法，電流互感器法三種方法對比&

70、lt;/p><p>　　在本系統(tǒng)中采用霍爾電流傳感器測量母線電流。與普通互感器相比，霍爾電流傳感器有如下特點【9】；</p><p>　　(1)霍爾電流傳感器可以測量任意波形的電流，它的副邊電流的波形可以不失真地反映原邊電流的波形，而普通互感器只適用于測量50Hz的正弦波。</p><p>　　(2)霍爾電流傳感器的原邊和副邊之間完全絕緣，絕緣電壓一般為2~12kV，特

71、殊要求可達20~50kV。</p><p>　　(3)抗外磁場能力強。</p><p>　　(4)工作頻帶寬，在0～100kHz頻率范圍內精度為l％，在0~5kHz范圍內為0．5％。</p><p>　　(5)過載能力強，當原邊電流過載時，模塊可自動飽和，即使過載電流是額定電流的20倍，LEM模塊也不會損壞。</p><p>　　(6)線性度

72、好，優(yōu)于0．1％。</p><p>　　(7)動態(tài)響應時間小于lus，跟蹤速度高于50A／us。</p><p><b>　　4.4速度給定單元</b></p><p>　　轉把是控制電動小車車速的轉換器件，是控制器的信號輸入部件。電動小車上使用的轉把根據(jù)傳感器種類常見的有霍爾元件式轉把和光電式轉把兩種，目前采用霍爾式轉把的電動小車占多數(shù)。&l

73、t;/p><p>　　電動小車的轉把有3根引線，分別是電源（+5V）、地線和轉把信號線（線性連續(xù)變化信號）。下面介紹霍爾元件式轉把的構成。</p><p>　　4.4.1霍爾轉把結構</p><p>　　轉把由固定的轉把座和霍爾元件、可動轉柄和產(chǎn)生磁場強度均勻變化的磁鋼構成。如圖11所示。轉把的霍爾元件由三根引線輸出送到控制器中。</p><p>

74、;　　4.4.2霍爾轉把的信號特征</p><p>　　霍爾轉把輸出電壓的大小，取決于霍爾元件周圍的磁場強度。轉動轉把，轉把可動手柄上的磁鐵跟著轉動，即改變了霍爾元件周圍的磁場強度，霍爾元件輸出電壓隨之改變，也就是改變了霍爾轉把的輸出電壓。</p><p>　　霍爾轉把最常用的是以下兩種信號轉把：1~4.2V 變化的正向轉把和4.2~1V變化的反向轉把。其中絕大多數(shù)是正向轉把，其他輸出電壓

75、變化范圍的轉把，目前市場中很少存在，為非標準產(chǎn)品，只存在早期生產(chǎn)的電動小車中。</p><p>　　4.4.3光電式轉把</p><p>　　光電式轉把有兩種結構。一種是光電傳感器位于轉把中；另一種是光電傳感器位于控制器中，轉把手柄通過鋼絲帶動控制器內光電傳感器內部的遮光板位移，光電管產(chǎn)生控制信號。</p><p>　　第一種結構光電轉把中發(fā)光管、光電接受管位于把座

76、上，裝在轉把可動轉柄上的遮光板位于發(fā)光管和光電接受管之間的缺口處，轉動轉柄，遮光板隨之移動，由于發(fā)光管發(fā)出的光恒定，遮光板改變了到達接受管的光的強度，光電接收管內阻隨之變化，產(chǎn)生的電信號送到控制器中。光電式傳感器結構如圖12所示。</p><p>　　位于控制器中的光電式傳感器調速信號產(chǎn)生原理與上述相同，不再贅述。</p><p><b>　　4.5速度檢測單元</b>

77、;</p><p>　　4.5.1霍爾位置檢測電路</p><p>　　如圖 13所示，霍爾位置檢測電路在系統(tǒng)中的作用主要有兩個：一是檢測電機定、轉子的相對位置并提供驅動換相信號；二是通過檢測某一路脈沖信號的個數(shù)，軟件計算后轉換為速度信號,構成速度的反饋環(huán)節(jié)。圖中位置傳感器為電機內置的三個霍爾傳感器，根據(jù)其安裝位置的不同分為 60 電機和 120 電機，60 電機輸出的霍爾位置狀態(tài)有 00

78、0 和 111 狀態(tài)，而 120 電機中沒有。霍爾傳感器輸出脈沖信號，其輸出信號通過上拉電阻 R1、R2、R3 與+5V 電壓相連，信號電平整定為 0V和 5V，使之與單片機的 I/O 口電平一致。 </p><p>　　圖13 霍爾位置檢測電路</p><p>　　4.5.2集成轉速傳感器</p><p>　　成轉速傳感器具有靈敏度高、測量

79、范圍寬、抗干擾能力強、外圍電路簡單等優(yōu)點，是傳統(tǒng)的分立式轉速傳感器的升級換代產(chǎn)品。下面是磁阻式集成轉速傳感器的工作原理與典型應用，如圖14。</p><p>　　轉速屬于常規(guī)電測參數(shù)。測量轉速時經(jīng)常采用磁阻式傳感器或光電式傳感器進行非接觸性測量，傳統(tǒng)的磁阻式傳感器是由磁鋼、線圈等分立元件構成的，亦可用耳塞機改裝而成。但這種傳感器存在一些缺點：第一，靈敏度低，傳感器與轉動齒輪的最大間隙（亦稱磁感應距離）只有零點幾毫

80、米；第二，在測量高速旋轉物體的轉速時，因安裝不牢固或受機械振動，容易與齒輪發(fā)生碰撞，安全性較差；第三，這種傳感器所產(chǎn)生的是幅度很低且變化緩慢的模擬電壓信號，因此，需要經(jīng)過放大、整形后變成沿口陡直的數(shù)字頻率信號，才能送給數(shù)字轉速儀或數(shù)字頻率計測量轉速，而且外圍電路比較復雜；第四，它無法測量非常低（接近于零）的轉速，因為這時磁阻式傳感器可能檢測不到轉速信號。</p><p>　　4.5.3集成型速度傳感器的性能特點

81、 </p><p>　　目前，轉速傳感器正朝著高靈敏度、高可靠性和全集成化的方向發(fā)展，芯片內含高性能磁鋼、磁敏電阻傳感器和IC。它利用IC來完成信號變換功能，其輸出的電流信號頻率與被測轉速成正比，電流信號的變化幅度為7mA～14mA。由于其外圍電路比較簡單，因而很容易配二次儀表測量轉速。</p><p>　　測量范圍寬，靈敏度高，它

82、的齒輪轉動頻率范圍是0-25kHz，而且即使在轉動頻率接近于零時，它也能夠進行測量。傳感器與齒輪的最大磁感應距離為2.9mm（典型值），由于與齒輪相距較遠，因此使用比較安全。</p><p>　　該傳感器抗干擾能力強，同時具有方向性，它對軸向振動不敏感。另外，芯片內部還有電磁干擾濾波器、電壓控制器以及恒流源，從而保證了其工作特性不受外界因素的影響。</p><p>　　體積較小，其最大外形

83、尺寸為8×6×21mm，能可靠固定在齒輪附近。</p><p>　　采用＋12V電源供電（典型值），最高不超過16V。工作溫度范圍寬達－40～＋85℃。</p><p><b>　　4.6譯碼器</b></p><p>　　如圖17所示，74LS164為串行移位譯碼器，它主要由時鐘線控制，時鐘線每來一個上升弦，數(shù)據(jù)線將把一

84、位數(shù)移進去，移八次就進一個字節(jié)，同時在數(shù)碼管顯示出來。譯碼器是實現(xiàn)組合邏輯的功能部件。它的輸入是二進制的代碼，輸出是一組高低電平信號，每輸入一組不同的代碼，只有一個輸出端呈現(xiàn)有效信號。</p><p>　　74LS245芯片是一個八位的總線收發(fā)器，其輸入/輸出引腳分成兩組，工作原理如表4：</p><p>　　表4 74LS245芯片工作原理</p><p>　　

85、允許E　 方向控制DIR　 操作</p><p>　　低電平　 低電平　　　　 B數(shù)據(jù)到A總線</p><p>　　低電平　 高電平　　　　 A數(shù)據(jù)到B總線</p><p>　　高電

86、平　 懸空　　　　　 隔離</p><p><b>　　4.7操作顯示單元</b></p><p>　　在小車的行駛過程中，控制器和操作人員之問需要互通信息，以便操作人員能及時地控制小車的運行狀態(tài)。為此，操作人員和計算機之間應設置顯示器和操作器。顯示器和操作器的作用一是顯示小車的給定速度和瞬時速度；二是供

87、操作人員操作；三是顯示操作結果。本節(jié)說明操作顯示單元的設計。</p><p>　　4.7.1 Intel8279可編程鍵盤／顯示器接口簡介</p><p>　　Intel8279是一種通用可編程的鍵盤、顯示器接口，使用8279可簡化系統(tǒng)的軟硬件設計，充分提高CPU的工作效率。8279的片內結構如圖4．14所示，主要包括鍵盤輸入和顯示輸出兩部分以及相應的寄存器和控制電路。鍵盤輸入部分可以和“

88、個按鍵或傳感器陣列相連，能自動消除按鍵抖動并能對多鍵同時按下提供保護。顯示部分按掃描方式工作，可為LED顯示器件提供多路復用信號，可以顯示多達16位的字符和數(shù)字?！?0】</p><p>　　圖18 Intel8279結構框圖</p><p>　　圖19七段型液晶顯示的電極引線排布</p><p>　　4.7.2 蓄電池的容量顯示</p><p

89、>　　電動小車在使用過程中蓄電池的剩余容量顯示給用戶帶來比較大的方便，它表明蓄電池提供的電能大約能夠使電動小車行駛多少里程，蓄電池是否需要充電等。蓄電池的總容量通常以充足電后，放電至其端電壓達到規(guī)定值時所釋放出的總電量來表示。當蓄電池以恒定電流放電時，它的容量(Q)等于放電電流(Id)和放電時間(td)的乘積：</p><p><b>　　公式（2）</b></p>&l

90、t;p>　　式中Id的單位為安(A)，td的單位為小時(h)，Q的單位為安時(A·h)。其放電特性如圖20所示。</p><p>　　圖20 蓄電池連續(xù)放電曲線</p><p>　　如果放電電流不是一個恒定的常數(shù)，蓄電池的容量為不同的放電電流與相應時間的乘積之和：</p><p><b>　　公式(3)</b></p>

91、;<p>　　由于蓄電池的容量受到多種因素的影響，長時間的使用，反復的充電放電，一些蓄電池的容量將逐漸減小，因此要準確顯示蓄電池的剩余容量比較困難。如果采用此方式來顯示蓄電池的容量，還需要考慮蓄電池充電特性和蓄電池的放電率﹝放電率=額定容量Q鎖定(A·h)/放電電流Id(A)﹞等因素。在本方案中，利用蓄電池端電壓與容量之間的關系，通過測量蓄電池的端電壓來顯示蓄電池的容量。</p><p>

92、　　蓄電池的電勢是指蓄電池在開路時的端電壓，由于蓄電池內阻r的存在，當蓄電池兩端接上負載R時，內阻上就會產(chǎn)生壓降，此時蓄電池的端電壓不是電勢E，而是：</p><p><b>　　公式(4)</b></p><p>　　而蓄電池的內阻與蓄電池的容量成反比，在充電過程中，內阻逐漸減小，在放電過程中增加，由式(4)可知，通過實驗的辦法測出蓄電池的容量與端電壓的關系。電動小

93、車在行駛中，利用軟件讓單片機對蓄電池端電壓U進行測量、處理，并將處理的結果值經(jīng)I/O端口發(fā)送到液晶顯示驅動器進行處理，實現(xiàn)顯示。</p><p>　　4.8控制器保護功能欠壓檢測電路</p><p>　　鉛酸蓄電池在使用過程中。若發(fā)生過度放電，就會在電池的陰極表面產(chǎn)生大顆粒的硫酸鉛顆粒，造成電池陰極硫酸鹽化。硫酸鉛是一種絕緣物質，一旦生成，就難以恢復【11】。電池陰極上的硫酸鉛越多，電池的

94、內阻就越大，電池的充放電性能就越差。為了防止電池因過度放電而損壞，在系統(tǒng)中設計了欠壓檢測電路，欠壓檢測電路如圖21所示。因36V鉛酸電池的放電終止電壓為31．5V，所以本系統(tǒng)欠壓保護值設置為32V。</p><p>　　5電動小車控制器軟件設計</p><p>　　在上一章硬件設計的基礎上，本章研究電動小車調速系統(tǒng)的軟件設計。本章首先論述電動小車調速系統(tǒng)軟件設計的基本要求和設計方法；其次對

95、系統(tǒng)的各個模塊進行詳細設計；最后說明調節(jié)器參數(shù)的整定方法及軟件抗干擾措施。</p><p>　　5.1系統(tǒng)軟件設計的基本要求</p><p>　　為了使電動小車調速系統(tǒng)中各種硬件設備能夠正常運行，有效地實現(xiàn)各個控制環(huán)節(jié)的實時控制和管理，除了要設計合理的硬件電路外，還必須要有高質量的軟件支持。軟件設計質量將直接決定整個控制系統(tǒng)的控制質量和效率。總體來說，控制系統(tǒng)的軟件設計有以下基本要求【12

96、】：</p><p>　　(1)實時性。由于本系統(tǒng)屬于電動機控制系統(tǒng)，而電動機控制系統(tǒng)都是快速的實時控制系統(tǒng)，所以軟件必須是實時控制軟件。這就要求單片機必須在一定的時間內完成一系列的軟件處理過程，例如對電動機的被控參數(shù)(如本系統(tǒng)中的轉速、電流等)反饋信號進行采樣、計算、邏輯判斷，按規(guī)定的控制算法進行數(shù)值計算，輸出各種控制信號，以及對突然出現(xiàn)的故障報警和處理等。上述各種處理，若超過規(guī)定的時間，便失去了實時控制的意義

97、。</p><p>　　(2)可靠性?？煽啃酝ǔ０ㄕ_性和健壯性這兩個相互補充的方面。正確性是指軟件系統(tǒng)本身沒有錯誤，能夠在預期的環(huán)境中完成期望的功能。健壯性是指當系統(tǒng)遇到意外情況時能按某種預定的方式作出適當?shù)奶幚?，并能及時通知管理人員請求人工干預，事后從故障狀態(tài)恢復到正常狀態(tài)比較容易，所以健壯的系統(tǒng)應能避免出現(xiàn)災難性后果。</p><p>　　(3)可維護性。在軟件運行期中，對軟件所作

98、的各種修正性、完善性和適應性修改總稱為維護。一個高質量的軟件，都不是一次設計和調試完成的。軟件的設計過程一般是邊設計，邊調試，經(jīng)過多次修改和完善，最終才能滿足所要求的功能和特性。軟件在設計完成之后，在運行階段尚需不斷修正，因為軟件雖經(jīng)測試但不可避免地隱含著各種錯誤，這些錯誤在軟件運行階段才會逐步暴露出來，因而要進行排錯。軟件在運行階段往往還需作適應性修改，因為計算機發(fā)展迅速，一般在3~5年內，硬件或軟件就會有更新?lián)Q代的新產(chǎn)品，于是應用軟

99、件系統(tǒng)也需要作相應的調整或移植【12】。因此，在軟件設計過程中，要遵守軟件的設計規(guī)則，使軟件具有良好的結構，以便軟件的維護。</p><p>　　綜上所述，電動機控制系統(tǒng)軟件的設計應符合實時性、可靠性和可維護性等方面的要求。為了保證軟件的質量，在開發(fā)過程中，就應該采取多種有效的技術和質量保證措施。</p><p>　　5.2系統(tǒng)主程序結構</p><p>　　5.2

100、.1主程序流程</p><p>　　主程序主要完成全局變量的定義、各模塊的初始化、電機初始位置的檢測、上電自檢、防飛車保護以及速度、電流雙閉環(huán)的計算，主程序的流程圖如圖 22所示。</p><p>　　5.2.2定時中斷服務程序流程</p><p>　　5.2.3 AD中斷服務程序流程</p><p>　　5.3電機控制程序設計</p&

101、gt;<p>　　5.3.1 速度調節(jié)程序</p><p>　　速度調節(jié)的軟件控制流程如圖24所示，大體過程是：在主程序中循環(huán)檢測是否需要進行速度調節(jié)，若是剛啟動第一次循環(huán)則必須進行速度調節(jié)。如果不進行速度調節(jié)，那就直接進行電流調節(jié)，進行下一次循環(huán)。速度的具體調節(jié)流程為：進入速度調節(jié)以后首先調用定時中斷程序計算得到的當前電機的實際轉速v1，然后用設定轉速 和 實 際 轉 速 相 減 得 到 偏 差e

102、(k) ,如果e(k)>│eth│，則執(zhí)行模糊控制；如果偏差小于等于│eth│ 則 執(zhí) 行 PI 控 制 ： u(k)=KP[e(k)-e(k-1)]+KIe(k)，接著把e(k)賦給e(k-1)，為下一次運算做準備，接著給控制量u“加上由PI調節(jié)出的增量 u作為新的控制量。把速度調節(jié)輸出出的控制量作為電流調節(jié)的給定量，進行電流調節(jié)。</p><p>　　5.3.2 電流調節(jié)程序</p>&l

103、t;p>　　電流調節(jié)的流程圖如圖25所示，調節(jié)的過程是：進入電流調節(jié)以后，首先對采樣到的電流值進行中值濾波，得到當前電流的實際值I1，接著計算理想電流I( 由 速 度 調 節(jié) 得 到 ) 和 I1的 偏 差 e(k)=I-I1， 根 據(jù) 增 量 式 PI 算 法 D(k)=Kp[e(k)-e(k-1)]+KIe(k) 求 得 控 制量D的 D，為了使系統(tǒng)調速平穩(wěn)還要對 D進行判斷，使每次控制量的增量不能大于ε，然后把當前的控制量和

104、本次計算得到的增量相加得到新的控制量D?？刂屏緿的值直接賦給單片機的片內PWM產(chǎn)生器的相位比較寄存器，以此來控制產(chǎn)生的PWM波的占空比，進行速度的調節(jié)。為了使系統(tǒng)安全 運行設置了控制量得上限DMAX，為了使系統(tǒng)能順利啟動設置了控制量得下限DMIN。</p><p>　　電流的準確測量是電流調節(jié)的基礎條件，無刷直流電動機控制系統(tǒng)的直流母線電流不是連續(xù)的，且電流還有建立、穩(wěn)定、和關斷三個階段，所以給電流準確測量帶來

105、了難度。本系統(tǒng)利用波形發(fā)生器的PWM中斷進行電流采樣，正好在PWM波的有效電平正中產(chǎn)生PWM中斷，此時正好是母線電流的穩(wěn)定階段，測到的電流可以很好的反映電動機的實際運行狀態(tài)。每個PWM周期PWM中斷響應一次，采樣電流一次，由于PWM中斷響應比較頻繁，所以不要在此中斷中安排太多語句。</p><p>　　5.4 軟件抗干擾設計</p><p>　　電動小車車在實際路況騎行時，控制器會不可避免

106、的受到來自電機和周圍環(huán)境的干擾，為了確保應用程序按設計有序的運行，軟件設計中必須有防干擾措施，以提高系統(tǒng)的可靠性。</p><p><b>　　結論</b></p><p>　　電動噴藥小車因其輕便靈活、節(jié)能環(huán)?？梢缘玫綇V泛應用，給農民在進行農業(yè)生產(chǎn)帶來了極大方便；隨著電動小車的大面積普及，電動車產(chǎn)業(yè)在近十幾年也得到長足的發(fā)展，各廠商都不惜投入巨資開發(fā)新型產(chǎn)品，搶占市

107、場。電動小車以無刷直流電動機為驅動動力，實質為一個電力傳動系統(tǒng)，其控制大腦就是電動小車的控制器，控制器的性能好壞直接關系到整車的性能。</p><p>　　本文根據(jù)電動小車調速裝置系統(tǒng)的要求，本文以有刷直流電動機控制系統(tǒng)為研究對象，論文詳細研究了無刷直流電動機的工作原理與控制策，經(jīng)過對被控對象特性分析、軟硬件開發(fā)及系統(tǒng)組裝，最終完成了系統(tǒng)初步開發(fā)成型。在系統(tǒng)設計過程中，取得了一些有意義的和有創(chuàng)新性的成果：<

108、/p><p>　　（1）研究了有刷直流電動機的結構及運行特性，建立了有刷直流電動機的數(shù)學模型；研究了電流檢測、速度檢測的控制特性。</p><p>　　（2）抗干擾能力強，軟件抗干擾是被動措施，而硬件抗干擾是主動措施，只要認真分析系統(tǒng)所處環(huán)境的干擾來源以及傳播途徑，采用兩者相結合的方法，就能保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定可靠地運行。</p><p>　?。?）充分使用PLC單片機程序

109、控制，集成控制系統(tǒng)，各類傳感器，用簡單的元件達到理想的設計效果。</p><p>　?。?）設計中所運用的知識大多來自現(xiàn)實，電動自行車、電動三輪車甚至電動汽車都為本設計提供了很好的知識范疇。便于設計人員的理解與運用。</p><p>　　雖然，在研究過程當中克服了很多困難，解決了不少實際問題，但由于個人能力有限，本研究只處在初級階段，系統(tǒng)中仍有許多可改進之處，要成為產(chǎn)品，還有一定的距離，還

110、需要進一步的研究和完善。</p><p>　　農業(yè)用電動小車作為一個新興產(chǎn)業(yè)，在未來幾年內將得到進一步的發(fā)展和壯大，電動小車控制器作為電動小車的關鍵部件，同樣會跟隨電動小車的發(fā)展而取得長足的進步，設計將更加具有人性化，功能更能人們的需求。電動小車控制器的發(fā)展趨勢可以概括為以下幾點：</p><p>　?。?）控制器接線更方便?？刂破髋c電機的連接有霍爾線和電機線，這些線都是有順序的，一根線接