《PSOC芯片控制电动自行车论文rcb》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PSOC芯片控制电动自行车论文rcb（59页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 目录第一章 引言3311 课题题设计背背景312 永磁磁无刷直直流电机机的发展展413 关于PSSOC的的介绍66第二章智智能控制制器的体体系结构构821 控制器器功能介介绍822系系统总体体方案设设计8第三章智智能控制制器硬件件方案设设计12231 PSSOC的的内部资资源与结结构1223.1.1 PSOOC的内内部资源源123.1.2 PPSOCC 的内内部结构构1432 Cyy8c2244223的内内部资源源173.2.1 AADC模模块工作作原理1193.2.2 动动态配置置能力及及实现方方法21133 智能能控制器器硬件方方案设计计213.3.1 驱驱动电路路223.3.2 过过流
2、保护护电路2223.3.3 欠欠压保护护电路2233.3.4 调调速刹车车电路2243.3.5 电电源电路路25第四章系系统软件件设计22641 程序总总体流程程图28842 具体软软件设计计方案3304.2.1 电电机调速速方案3304.2.2 电电机及控控制器保保护方案案304.2.3 欠欠压保护护方案3314.2.4 刹刹车控制制方案33243PPSOCC开发环环境介绍绍334.3.1 PSOOC开发发环境3334.3.2与与传统单单片机系系统设计计方案的的比较333第五章设设计中遇遇到的问问题及解解决方法法355.1 设计中中遇到的的问题3355.2 绘制原原理图中中遇到的的问题336
3、第六章结结论377致谢399参考文献献40第一章引引言11 课题设设计背景景本课题是是用PSSOC芯芯片控制制电动自自行车，PSOC芯片控制无刷直流电动机用于电动自行车，既可以完成一系列个性化定制，又可以减小产品的体积和成本、降低系统设计周期。PSOC由基本的CPU内核和预设外围部件组成，就是在一个专有MCU内核周围集成PSOC块，利用芯片内部可编程互列阵列，可以有效地配置芯片上的模拟和数字电路资源，达到可编程片上系统的目的。无刷直流电动机智能控制器基于PSOC片上系统。改进以前传统微处理器，具有更多的功能，保密性更强。随着现代社会可持续发展战略的深入人心，环境和能源问题越来越引起人们的重视。
4、由于燃油车辆产生大量的废气和噪声污染，因而被零污染、高效率和宁静的新型电动车代替已成为一个不可逆转的趋势。与燃油机相比，电动车具有节能、可均衡电网高峰与低谷期的负荷以及可消除空气污染和降低城市噪音，且能源广泛（可来自火力、煤炭、石油、天然气 、水力、风力、地热、潮汐、原子能发电）等众多优点，电动车的研究已成为世界各国的研究热点之一。电动自行行车自从从20世纪纪80年代代发明以以来经历历了一个个漫长的的发展过过程，在在20世纪纪90年代代北京的的道路上上曾经出出现过电电动自行行车，但由于于很多技技术并没没有过关关以及交交通管理理上的一一些问题题，逐渐在在马路上上消失了了。当时时主要的的问题是是电
5、源没没过关，那时的的电动自自行车使使用的电电源是汽汽车用的的铅酸蓄蓄电池，维维护非常常麻烦，除除了要及及时充电电外，还还要经常常换蒸馏馏水，而而且电池池体积重重量都很很大。到到了最近近，电源源问题得得到较好好的解决决，于是是电动自自行车就就得到了了迅速的的发展。电电动自行行车有很很多的优优点，它它不像汽汽车、摩摩托车那那样有废废气及噪噪音污染染，速度度低、易易于驾驶驶，一般般只要会会骑自行行车，用用不了一一个小时时就能掌掌握电动动自行车车的操作作，因此此特别适适合妇女女及老人人的使用用。早在在19世世纪末，电电动汽车车就已出出现，并并有望成成为蒸汽汽机的代代替品。但但随着内内燃机技技术的进进步
6、，燃燃油车逐逐渐取得得了优势势地位。相相比之下下，速度度较慢、价价格较高高，因而而逐渐退退出市场场，其后后电动车车的研究究一度处处于低潮潮。直至至20世世纪700年代初初，石油油危机的的爆发以以及考虑虑到电动动42%的空气气污染由由交通车车辆所造造成，零零排放的的电动车车又逐渐渐引起人人们的关关注。各国政政府对环环境的重重视和相相应法规规的出台台也使得得电动车车的开发发更具有有迫切性性和商业业前景。从从上世纪纪60年年代至今今，电动动车的开开发主要要经历三三个发展展阶段：1、220世纪纪90年年代以前前，蓄电电池电动动车以蓄电电池作为为系统的的动力源源。2、990年代代起，复复合型电电动车蓄电
7、电池系统统和燃油油系统相相互配合合使用的的电动车车，这种种车由电电动机和和汽油发发动机联联合驱动动。与燃燃油车和和纯电动动车相比比复合车车既显著著降低了了排放，提提高了燃燃油效率率，又能能在保持持高速和和远程行行使方面面取得较较大突破破。由于于并非真真正的零零排放车车辆，所所以复合合车通常常被视为为电动汽汽车发展展过程中中的过渡渡性产品品。3、燃燃料电池池电动车车，燃料料电池是是一种将将燃料的的化学能能直接转转化为电电能的“电池”，它不是是蓄电池池，而是是“发电厂厂”，这种种电池的的使用，能能提高起起能量密密度，但但不具备备回收电电能的功功能。国内的电电动车发发展也很很迅速，20世世纪900年
8、代初初，国家家计委、国国家科委委就曾为为此专门门立项，中中国电工工技术学学会电动动车辆研研究会早早在19987年年就已成成立，电电动汽车车项目科科技部已已列入“九五”国家重重大科技技产业项项目，各各个研究究课题已已全面起起动，并并己取得得阶段性性成果。电电动自行行车，无无论是从从技术，还还是从市市场来讲讲，都有有比较广广阔的发发展前景景。首先先：电动动自行车车在技术术上比较较成熟，价价格也较较低，更更为大多多数厂家家和用户户接受。其其次：与与电动汽汽车相比比，电动动自行车车是一种种更加灵灵活、方方便的中中短途交交通工具具，尤其其适合于于没有驾驾驶执照照的老人人和未成成年人。再再次：电电动自行行
9、车对路路况要求求较低。亚亚洲城市市街道拥拥挤，人人们上下下班路程程较短，这这种“停停走走走”的交通通状况尤尤其适合合于电动动自行车车。此外外：电动动自行车车还兼有有运动和和健身的的功能，很很适合于于休息娱娱乐用，因此即使将来电动汽车风行起来，电动自行车市场也不至于衰退。电动自行车已经达到200-300万辆，全世界已达600万辆。前景非常乐观。12 永磁无无刷直流流电机的的发展19世纪纪中叶，人人类发明明了电动动机，一一百多年年来，电电动机作作为重要要的动力力机械，为为人类社社会的发发展和进进步起到到了巨大大的推动动作用。在在进入221世纪纪的今天天，电机机控制技技术有了了飞跃发发展。电电动机是
10、是电动自自行车动动力系统统的核心心。早期期的电动动自行车车采用较较多的是是有刷直直流电动动机。这这种电机机控制简简单，在在较低速速时运行行可靠、调调速性能能和过载载能力较较好，但但在高速速运行时时，换向向火花和和电刷磨磨损会带带来一些些问题。近年来，随随着微机机控制技技术的发发展以及及新型电电力电子子器件和和高性能能永磁材材料的不不断出现现，永磁磁无刷直直流电机机和开关关磁阻电电机的应应用也日日益广泛泛。特别别是永磁磁无刷直直流电机机，因其其高功率率、宽调调速范围围、高运运行可靠靠性、高高效率、免免维护等等众多优优点，而而倍受青青睐，成成为众多多电动自自行车厂厂家的首首选。一般所所说的直直流电
11、动动机是指指具有换换向器和和电刷的的直流电电动机。在在这种电电动机中中定子侧侧安装固固定主磁磁极和电电刷，转子侧侧安放电电枢绕组组和换向向器。直直流电源源的电能能通过电电刷和换换向器进进入电枢枢绕组，产生电电枢电流流，电枢电电流与主主磁场相相互作用用产生转转矩，带动负负载。然然而由于于电刷和和换向器器的存在在，结果产产生了一一系列致致命的点点：a 、结结构复杂杂,可靠性性差，故障多多，需要维维护，维护又又困难，寿命短短。b、换向向火花形形成电磁磁干扰。无无刷直流流电动机机就是在在保留有有刷直流流电动机机的优良良性能的的基础上上，为去除除电刷和和换向器器而研究究开发的的。由于于无刷直直流电动动机
12、没有有电刷和和换向器器，它的绕绕组里电电流的通通、断是是通过电电子换向向电路及及功率放放大器实实现的。要要在电动动机中产产生恒定定方向的的电磁转转矩，就应使使电枢电电流随磁磁场位置置的变化化而变化化。为实实现这一一点，就需要要确认磁磁极与绕绕组之间间的相对对位置信信息。一一般采用用位置传传感器来来完成，由位置置传感器器将转子子磁极的的位置信信号转换换成电信信号，然后去去驱动功功率器件件，控制相相应绕组组电流的的通、断断。与有有刷直流流电动机机不同，无刷直直流电动动机的永永久磁钢钢磁极安安放在转转子上，而电枢枢绕组安安装在定定子上。位位置传感感器也有有相应的的两部分分，转动部部分和电电动机本本体
13、中转转子同轴轴连接（转动部部分通常常由电机机转子代代替），固定定部分与与定子连连。如图图一所示示，在电动动机装配配过程中中,首先调调整好位位置传感感器的三三个信号号元件（a 、b、c）与电机机定子三三相绕组组（AX ，BY，CZ）之间的的相对位位置，使得转转子磁场场转到定定子某相相绕组下下时，该相绕绕组才导导通，以保证证转子磁磁极下的的绕组导导体电流流方向始始终保持持一致。图1.11中，当电动动机转子子N 极位位于A(a) 处，则传感感器a 元件感感应出信信号，使功率率晶体管管V1 导通，A 相绕绕组中便便有电流流通过,设其方方向为AA(流入入) 、X(流出出) ，便产生生水平向向左的定定子磁
14、场场，与向上上的转子子磁场相相互作用用而产生生电磁转转矩，驱动转转子逆时时针旋转转；当N 极旋旋转至BB(b) 处，b 元件件输出信信号使晶晶体管VV2 导导通而其其余断；B 相绕绕组通过过电流，同样产产生逆时时针方向向的电磁磁转矩，当磁极极旋转至至C(cc) 处处，其动作作过程与与前两处处相同。如如此反复复循环，电动机机即可旋旋转起来来。由于于传感器器元件安安装位置置为图1.11 无无刷直流流电动机机原理示示意图空间互差差1200电角度度,因此三三相绕组组轮流通通电时间间也因每每相1220。因为为功率晶晶体管的的导通和和截止是是通过位位置传感感器传感感信号来来控制的的，所以传传感器的的位置和
15、和三相绕绕组位置置之间必必须有严严格的对对应，在电机机安装时时应加以以注意。13 关于PPSOCC的介绍绍由美国塞塞扑拉丝丝半导体体公司倡倡导并推推出的完完全基于于通用IIP模块块，由可可编程选选择来构构成产品品SOCC的设想想，把单单片机的的发展从从MCUU推到了了SOCC的新阶阶段。塞塞扑拉丝丝的PSSOC系系列产品品是在一一个专有有MCUU内核周周围集成成了PSSOC块块（可配配置的模模块和数数字外围围器件阵阵列），利利用芯片片内部可可编程互互列阵列列，可有有效地配配置芯片片的模拟拟和数字字电路资资源，达达到可编编程片上上系统的的目的。塞扑拉丝丝公司生生产的片片内系统统可编程程微处理理器CYY8C225XXXX/226XXXX系列列单片机机作为嵌嵌入式，集集成了构构成一个个单片机机数据采采集或控控制系统统所需要要的几乎乎所有的的模拟和和数字外外设及其其他功能能部件。这这些外设设或者功功能模块块包括：ADCC、可编编程增益益放大器器、DAAC、电电压比较较器、电电压基准准、内部部温度传传感器、UUARTT、SPPI、定定时器、计计数器、内内部震荡荡器、看看门狗定定时器及及电源监监视器等等。这些些外设部部件的高高度集成成为设计计出小体体
