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毕业论文(设计)无刷直流电动机控制系统设...

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3.3.2 PIC16F72单片机管脚排列及功能定义

图3-5 PIC16F72单片机管脚图

(1)MCLR:清除(复位)输入。

其中MCLR为低电平时,对芯片复位;该管脚的电压不能超过VDD,否则会进入测试方式。

(2)RA0-RA5:双向可编程,亦可作为并行口。

电池欠压信号:电池电压经分压后接单片机管脚3。 转把复位信号:由单片机的第4脚读入

刹车信号:刹车信号由单片机的第5脚读入。 (3)OSC1、OSC2:为振荡器晶振。 (4)RC0-RC7:数字I/O (5)RB0-RB7:数字I/O (6)VDD:+5V电压输入

3.3.3 PIC16F72单片机的功能特性

(1)功能部件特性 ·带8位AID转换输入

·高驱动电流,I/O脚可直接驱动数码管(LED)显示每个I/O引脚最大灌电

流25mA;每个I/O引脚最大拉电流25mA ·双向可独立编程设置I/O引脚

·8位定时器/计数器TMRO,带8位预分频 ·有1路捕捉输入/比较输出/PWM输出(CCP) ·16位定时器/计数器TMR 1,睡眠中仍可计数

·8位定时器/计数器 TMR2,带有8位的周期寄存器及预分频器和后分频器

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(2)微控制器特性

·内置上电复位电路(POR)

·上电定时器,保障工作电压的稳定建立 ·振荡定时器,保障振荡的稳定建立

·断电复位锁定,即当芯片电源电压下降到某一值以后时,使芯片保持复位,当电源电压恢复正常后恢复运行 ·内置自振式(RC振荡)看门狗

·程序保密位,可防程序代码的非法拷贝 ·掉电保护电路 ·在线串行编程

3.3.4 PWM信号在PIC单片机中的处理

改变直流电动机转速的方法分为励磁控制法(控制磁通)与电枢电压控制法(改变电枢端电压)。在众多的电枢电压控制方法中,脉宽调制 PWM( PulseWidth Modulation)技术因为需用的大功率可控器件少、线路简单、调速范围宽、电流波形系数好、附加损耗小、功率因数高的优点,从而得到广泛应用。

CCP(捕捉输入/比较输出//PWM输出)模块是PIC16F72芯片的重要组成部分,它有3种工作方式:捕捉方式、输出比较方式和脉宽调制方式。当处于脉宽调制工作方式时,可以在引脚输出分辨率高达10位的PWM信号。用程序语句控制PWM信号的周期和高电平持续时间,从而控制电机电枢电压,即可达到调速目的。

3.3.5 时钟电路

如图3-5所示,单片机的9、10脚外接16Mhz晶体。

图3-5 时钟电路图

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3.3.6 复位电路

如图3-6所示,与单片机1脚外接

+5VC19R23 图3-6 复位电路图

3.4 人机接口电路

3.4.1 转把和刹车

1 转把

图3-7 转把图

调速转把是利用线性霍尔元件实现的,其输出电压随着磁场的线性变化而改变,将此电压输入给控制器,实现调速功能。

如图3-7所示,转动转把,改变了霍耳元件周围的磁场强度,也就改变了霍耳转把的输出电压。然后把这个电压输入控制器,控制器再根据这个信号的大小进行PWM脉宽调制,从而控制功率管的导通关闭的比例以控制电机转速的大小。

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2 刹车

图3-8 刹车图

电动自行车标准要求电动车在刹车制动时,控制器应能自动切断对电动机的供电。因此电动自行车闸把上应该有闸把位置传感元件,在捏制动把时,将制动信号传给控制器,电路根据预设程序发出指令,立即切断基极驱动电流,使功率截止,停止供电。因而,既保护了功率管本身,又保护了电动机,也防止了电源的浪费。

在电动车实际使用当中,普遍采用机械触点开关,平时常开,刹车时信号线对地短路作为刹车信号,即低电位刹车。同时也有少数高档车采用霍尔 元件做开关,刹车时输出高电平给控制器,实现刹车断电功能,即高电位刹车,也称之为电子刹把。它的特点是可靠性高,但价格昂贵。

3.4.2 显示电路

本系统采用3个发光二极管作为面板指示灯,如图所示。面板显示电路主要由单片机的普通1/O口串行输出,由串入并出芯片74LS164进行串并转换,采用发光二极管进行显示。 面板显示电路如图3-9所示:

图3-9 面板显示电路图

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1 74LS164引脚图

74LS164为8位移位寄存器(串行输入,并行输出)

图3-10 74LS164引脚图

如图3-10所示,当清除端(CLEAR)为低电平时,输出端(QA-QH)均为低电平。串行数据输入端(A,B)可控制数据。当 A、B 任意一个为低电平,则禁止新数据输入,在时钟端(CLOCK)脉冲上升沿作用下输出为低电平。当 A、B有一个为高电平,则另一个就允许输入数据,并在CLOCK上升沿作用下决定输出的状态。

引出端符号

CLOCK :时钟输入端。

CLEAR :同步清除输入端(高电平有效)A,B 串行数据输入端。 QA-QH :输出端。

2 面板指示灯状态定义

面板指示灯状态定义如表3-3

表3-3 序 号 功 能 指示灯状态 1 2 3

过 流 欠 压 刹 车 过流时亮,否则灭 欠压时亮,否则灭 刹车时亮,否则灭

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3.3.2PIC16F72单片机管脚排列及功能定义图3-5PIC16F72单片机管脚图(1)MCLR:清除(复位)输入。其中MCLR为低电平时,对芯片复位;该管脚的电压不能超过VDD,否则会进入测试方式。(2)RA0-RA5:双向可编程,亦可作为并行口。电池欠压信号:电池电压经分压后接单片机
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