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1、分类号 密级无锡职业技术学院毕业设计说明书题目： 电动自行车控制器设计英文题目;Design of electrie bicycle controller专业：机电一体化指导教师：石炳存 职称：副教授毕业设计说明书提交日期：2013年4月15日地址：机电学院毕业设计任务书毕业设计题目电动自行车控制器设计指导教师石炳存职称副教授专业名称机电一体化技术班级机电21001学生姓名黄赛华学号2060100113设计要求1、电动自行车概述；2、技术参数及要求；3、结构设计及计算；4、控制方式及电机选择；5、项目总结完成毕业课题的 计划安排序号内容时间安排1分组、发放任务书1月22日至1月25日2调查研究
2、，确定总体设计方案1月26日至3月7日3进行技术设计，绘制出部装图.3月8日至3月25日4画出零件图3月26日至4月1日5写论文，资料整理4月2日至4月15日答辩提交资料说明书，设计任务书，外文翻译，调研报告，装配图及零件图计划答辩时间2013年4月15日无锡职业技术学院机电工程系2013 年 2 月 20 日目录摘要2 英文摘要2 第一章 引言31.1 电动自行车的意义及发展状况31.1.1自行车的历史背影及意义31.1.2 电动自行车的优点41.1.3电动自行车的发展前景4第二章 控制器系统的分析 52.1 智能控制器的系统框图52.2 系统主要硬件介绍62.2.1 无刷直流电动机62.2
3、.2 AT89C51 82.2.3 MC14585B 和 CD4040B92.3 系统具体实现方法 102.3.1 无刷直流电动机的调速 112.3.2 测速电路 132.3.3 速度预置与显示 142.3.4 电机驱动电路 152.3.5 无刷直流电动机及控制器的保护 16 第三章 系统软件设计18 第四章 结束语20 参考文献 21 附录 22摘要电动自行车用于轻便灵活，节能环保，价格适中而得到人们的广泛使 用，成为人们短途出行的理想交通工具。同时中国具有庞大的自行车市 场，电动自行车产业在中国有着非常广阔的应用前景，因此发展电动自 行车具有良好的社会意义和客观的经济效益基于单片机系统为核
4、心的，以无刷直流电动机驱动的电动自行车智能 控制器的设计方案。该系统包括 PWM 控制方案、速度测量和显示方案、 刹车控制方案和电路保护方案等。本设计主要是以单片机为核心，特别 采用软硬件相结合的方式，可以极大地提高系统的安全性和可靠性。关键词：电动自行车；智能控制；脉冲宽度调制；单片机；电机保护AbstractElectric bicycle for portable and flexible, energy-saving environmental protection, moderate in price and are widely used in people, an ideal v
5、ehicle for the people in the travel. At the same time, China has a huge market of bicycle, electric bicycle industry has a very broad application prospects in China, and so the development of electric bicycle has a good social significance This paper introduces a design program of intelligent contro
6、l of the electronic bicycle which is based on the single chip computer system. It is derived by no brush DC motor.This system introduces speed PWM control project, speed measure and display project, brake control project, electro circuit protection project. This design is based on the single chip co
7、mputer,its specialties adopt combining hardware with software for improving credibility and security.Key Words：electric bicycle ；intelligent control ；PWM; single chip computer; electro circuit protection第一章 引 言随着人们物质生活水平的提高，电动自行车作为一种新兴的交通工具正在越来越 多地走进人们的生活。对于普通消费者而言，汽车太贵买不起，自行车太累不想骑， 公交车人太多不想挤，摩托车太危险
8、路段又禁驶，而电动自行车是最适合他们的产品。 由于电动车轻便，速度适中，安全价廉，无噪音尾气污染，可大大提高非机动车道的 通行效率，非常适合城市内单人短程出行，具有其他交通工具无法比拟的优势。据全 国各大城市的市场需求调查，有高达 76%的市民有将电动自行车作为代步交通工具的 需求。1.1 电动自行车的意义及发展状况1.1.1 自行车的历史背影及意义随着人们生活水平的不断提高，需求清洁、经济的动力和能源，发展路色交通工 具已成为当今世界上紧迫的技术、经济和社会课题；相信不久的将来随着电力电子技 术不断发展和车用电源的日趋成熟，电动自行车将成为大都市人们日常生活中短距离 的主要绿色交通工具。我国
9、是世界公认的“自行车王国”，在相当长时期内，自行车 仍将是老百姓出行最常用的交通工具。随着人民生活水平的提高，近年来，一种用蓄 电池为动力源的自行车因为其轻便、安全、省时省力、低能耗、零排放、低噪音、有 利于创造绿色人居环境等优点，越来越受到广大人民群众的喜爱。在今天的城乡大街 小巷里，电动自行车越来越多，其来势汹涌，大有取代传统自行车的趋势。1.1.2 电动自行车的优点电动自行车继承了传统自行车的优点，并且使用起来比传统自行车更方便、更快 捷；与摩托车、燃油助动车相比，它具有突出的优点：1、无污染：电动自行车是以蓄电池发出的电能作为驱动能源，以电动机作为动力，运行工程中没有废气排放；因此和摩
10、托车、燃油助动车相比，没有污染。2、噪音、振动小：电动自行车是由电动机驱动的，电动机在运行中产生的噪音比较 小，运行比较平稳。而摩托车、燃油助动车是由燃油发电机驱动，起汽缸产生的 噪音比较大，由于受到体积限制，起发电机的缸数较少，运行时不够平稳，振动较大。3、高时速 20 公里，行驶安全：摩托车、燃油助动车的速度快，在机动车上行驶，事故率较高；而电动自行车，国家强制性规定（国标GB17761-1999）其速度不能超 过20Km/h,而且电动自行车一般不能在机动车道上行驶，因此相比之下安全很多。4、效率高：摩托车、燃油助动车的效率一般只有30%左右，而电动自行车的效率可 以达到 70%以上。5、
11、结构简单、轻便，易维护、维修：电动自行车一般是有蓄电池、控制板、电机和 车身组成；蓄电池用的是免维护的，电机的故障率较低，基本上不要维护，控制 板由于带的电力电子技术比较成熟，损坏率也比较低，另外电动自行车没有机械 传动结构，体积小、重量轻，因此相比摩托车、燃油助动车来来说，其日常的维 护、维修量少得多。专家认为：电动车轻便，速度适中，安全价廉，无噪音尾气污染，占用车位小，可大 大提高非机动车道的通行效率，非常适合城市内单人短程出行，具有其他交通工具无 法比拟的优势。据预测，随着我国城乡路况日新完善，效率更好、经济实用的电动自 行车代替传统自行车将是一个不可逆转的市场需求趋势。1.1.3 电动
12、自行车的发展前景由于电动自行车自身所具有的优点和近几年来行业的技术进步等诸多因素，决定 了其将会具有较为广阔的市场前景。经过一段时间的发展，目前全国的生产厂家已经 超过了100家，预计今年全国电动自行车产量可达 200到250万辆，到 2010年产量 将达到400万辆。但目前电动自行车的发展也存在着一些问题。电动自行车虽然是零排放的绿色交通工具，但也存在着潜在的污染，在电动自行 车中广泛使用的铅酸电池寿命不长，造成的二次污染比较严重，铅的毒性较大，所以 对其污染问题我们决不能掉以轻心。据有关资料显示，我国每年大约有5000 万支废 铅酸电池产出，由于种种原因，废铅酸电池的回收管理不善，措施不力
13、，收购无序， 加之废电池回收再生技术落后，甚至有乱弃废电池等行为，直接导致了环境污染。电动自行车虽然结构要比摩托车和燃油助动车简单，但也是一个相当复杂的系 统，整车的性能还有待提高。部分生产企业为了一味迎合消费者不合理的需求，置产 品的安全性不顾，提高车速，增加质量，退化了电动自行车的人力骑行功能，摩托化 倾向非常严重，存在严重的安全隐患。第二章 系统的硬件设计2.1 基本设计思想本设计的基本思想是以 89C51 为核心器件，从而控制电动自行车的行驶。以 AT89C51 为核心所组成的闭环控制系统, 能够实现速度显示,速度控制，采用改变电 机驱动电压的方法实现电机调速 ,电压调速的实现方法有多
14、种,在应用单片机输出控 制信号进行调速的场合，比较便于实现而且调整性能良好的是脉冲宽度调制(PWM)技 术。系统方框图如图 21 所示：图2-1 系统框图2.2 系统主要硬件介绍2.2.1 无刷直流电动机无刷直流电动机是随着电子技术的迅速发展而发展起来的一种新型直流电动机。 它是现代科学技术和军事装备中重要的机电元件之一。无刷直流电动机是以法拉第的 电磁感应定律为基础，而又以新兴的电子技术、数字技术和各种物理原理为后盾，因 此它具有很强的生命力。无刷直流电动机的最大特点，就是没有换向器和电刷组成的机械接触机构。另外， 它通常采用永磁体为转子，没有激磁损耗；发热的电枢绕组又通常装在外面的定子上， 这样，热阻较小，散热容易。因此，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，维护简便。此外，它的转速不受机械换向的限制，可以方便地实 现无级变速，因而非常适合用在电动自行车上。一基本结构无刷直流电动机是
