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[09-12 17:48:16] 来源：http://www.88dzw.com 单片机学习 阅读：8435次
文章摘要：３ 系统硬件设计整个系统主要包括转子位置检测电路、测速电路、调速电路、ＭＯＳＦＥＴ全桥电路、限流电路等，图１所示是其原理框图。其中无刷直流电机由电动机本体、转子位置检测器和电子开关电路三部分组成。直流电源通过开关电路向电动机定子绕组供电，位置检测器可随时检测转子的位置，并根据转子的位置信号来控制开关管的导通和截止，从而实现电子换向。３．１ 转子位置检测电路本设计中的无刷直流电动机有２对磁极定子绕组采用三相型接法３个霍尔位置传感器的空间间距为６０°即电角度为１２０°。３个霍尔传感器的输出Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３分别直接接到ＡＴｍｅｇａ８的２６、２７、２８脚，运用这三个脚的数模转
基于ATmega8的新型电动自行车调速控制系统设计,标签：单片机开发,单片机原理,单片机教程,http://www.88dzw.com３ 系统硬件设计
整个系统主要包括转子位置检测电路、测速电路、调速电路、ＭＯＳＦＥＴ全桥电路、限流电路等，图１所示是其原理框图。其中无刷直流电机由电动机本体、转子位置检测器和电子开关电路三部分组成。直流电源通过开关电路向电动机定子绕组供电，位置检测器可随时检测转子的位置，并根据转子的位置信号来控制开关管的导通和截止，从而实现电子换向。
３．１ 转子位置检测电路
本设计中的无刷直流电动机有２对磁极定子绕组采用三相型接法３个霍尔位置传感器的空间间距为６０°即电角度为１２０°。３个霍尔传感器的输出Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３分别直接接到ＡＴｍｅｇａ８的２６、２７、２８脚，运用这三个脚的数模转换功能(ＡＤＣ)可对霍尔信号进行采样和转换。
３．２ 电机转速控制电路
ａ．测速电路
要对无刷直流电动机的转速进行准确的控制首先要准确地测量出它的转速。本设计利用转子位置传感器的输出脉冲信号来反映电动机的转速。先将位置传感器信号经过采样调理电路后送至单片机的ＰＤ３脚该引脚可作为外部中断源的输入口。随着电动机的转动ＰＤ３将不断接收到脉冲信号。当ＰＤ３接收到一个上升沿时将启动定时器Ｔ０以开始计时，直至接收到下一个相邻的上升沿为止，定时器Ｔ０的计时结果便是电动机转动一圈所需的时间据此即可计算出电动机的转速。
图3
ｂ．换向调速电路
无刷直流电动机转速的控制方法可分为励磁控制法与电枢电压控制法两类４。由于前者所受的各类限制较多，且励磁线圈电感较大动态响应较差。所以常用的是改变电枢端电压以实现调速的电枢电压控制法。设直流电源电压为Ｕｄ，为电枢串联一个电阻Ｒ并接到电源Ｕｄ，则电枢两端的电压Ｕａ为Ｕａ＝Ｕｄ－ＩａＲ，显然调节电阻Ｒ即可改变端电压从而达到调速目的。但这种传统的调压调速方法效率较低。随着电力电子技术的发展出现了许多新的电枢电压控制方法。ＰＷＭ脉宽调制就是其中之一，其基本原理如图２所示。
设加在电机电枢两端的矩形波的幅值电压为Ｕｄ 则电机电枢两端电压的平均值为
Ｕａ＝(Ｔ１－Ｔ２)Ｕｄ／(Ｔ１＋Ｔ２)＝(２Ｔ１／Ｔ２－１)Ｕｄ＝(２α－１)Ｕｄ
其中α为占空比，通过改变α的值可达到调压的目的。由于０ ≤α≤１, Ｕａ值的范围是－Ｕｄ～＋Ｕｄ,因而电机可以在正、反两个方向调速运转。
图３所示是一种电动自行车无刷直流电机调速系统的部分原理图。通过图中单片机可采样电动自行车手柄上可调电阻的电压，再经Ａ／Ｄ转换后送到ＰＷＭ寄存器，从而控制单片机的ＰＢ１脚，输出占空比可调的ＰＷＭ 信号。该信号和来自限流电路ＬＭ３５８比较器的输出信号一起通过软件比较，在限流电路不工作的情况下输出ＰＷＭ信号，以配合软件控制的ＰＢ０、ＰＤ５和ＰＤ６引脚来驱动相应的光耦，进而控制ＭＯＳＦＥＴ全桥电路换相导通，实现电机的换向。因此,通过调节单片机ＰＷＭ信号的占空比,最终可改变加在电动机定子绕组上的电压,从而实现电动机的调速。
４ 系统软件控制
ＡＴｍｅｇａ８在软件上能有效支持Ｃ语言及汇编语言。Ｃ语言目前已成为设计嵌入式系统的标准语言，它既有普通高级语言结构化编程、可读性好、维护方便的特点，又具有汇编等低级语言对硬件访问方便、代码效率高的特点。本设计是用Ｃ语言编程实现的，具有很好的可移植性，其程序流程图如图４所示。
５ 结束语
用本方案设计的电动自行车调速控制系统在实验运行过程中获得了良好的动、静态特性。高性价比ＡＴｍｅｇａ８单片机的运用大大降低了成本，提高了软件设计灵活性，丰富了硬件接口功能，为今后系统升级创造了良好条件。
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