摘 要

单片机控制的永磁无刷直流电动机调速系统适用于电动自行车等小功率的运行情况，并能将多余的电能回馈。该系统具备调速性能好、功率因数高、节能、体积小、重量轻等优点。

本文从系统需要分析入手，将整个系统分成四个部分，分析和讨论了各个部分的电路原理、控制策略、实现方法。详细讨论了系统的各种工况及信号的传递情况，并得到了系统各个部分在不同工况的运行状态。系统各个部分的控制电路基于Intel公司的控制芯片8051单片机。根据永磁无刷直流电动机的特性实施脉宽PWM控制，并通过转速传感器测量转速通过八段数码管动态呈现转速，通过软硬件的配合，实现整个系统的设计需要。

关键词：

单片机，脉宽调速系统，三端式稳压器，永磁无刷直流电动机

Abstract

The single-chip controlled permanent magnet brushless DC motor speed control system is suitable for low-power operating conditions such as electric bicycles, and it can return excess power. The system has the advantages of good speed control performance, high power factor, energy saving, small size and light weight.

This article begins with the system requirements analysis, divides the entire system into four parts, analyzes and discusses the circuit principle, control strategy, and implementation method of each part. Discussed in detail the various conditions of the system and the transmission of the signal, and obtained the working status of various parts of the system in different working conditions. The control circuit of each part of the system is based on Intel's control chip 8051 microcontroller. According to the characteristics of the permanent magnet brushless DC motor, the pulse width PWM control is implemented, and the speed is measured through the speed sensor to display the speed dynamically through the eight-segment digital tube. Through the cooperation of hardware and software, the design requirements of the entire system are realized.

Key Words：

Single chip microcomputer, pulse width speed regulation system, three-terminal regulator, permanent magnet brushless DC motor

目 录

摘 要 I

Abstract 1

第一章 绪论 1

1.1电动自行车发展背景 1

1.2电动自行车调速系统科技的研究现状 1

1.3电动车对电动机的基本需要 1

1.4电动车总体设计内容 3

第二章 电路设计 5

2.1电源电路 5

2.2呈现电路 5

2.3控制电路 7

2.4驱动电路及原理 8

2.5重要元器件电路及原理 10

第三章 机械传动系统设计 13

3.1电动自行车总体结构设计 13

3.2前、后轮转动装置设计 14

3.3链轮以及链条传动系统设计 15

3.4传动系统其他配件设计 20

第四章 程序设计 22

4.1主程序框图 22

4.2 INT0中断服务程序 23

4.3部分子程序 23

第五章 总结与展望 26

5.1设计总结 26

5.2运行展望 26

参考文献 27

致谢 29

第一章 绪论

1.1电动自行车发展背景

电动车的发展历程比燃油车更长，世界上第一辆机动车便是电动车。以后，由于燃油汽车科技的快速发展，而电动车在能源科技和行驶里程的研究上长期不能获得突破，从20世纪10年代初至70代末，电动车的进步进入了一个沉寂期。进入60年代以来，由于中东石油危机的出现再加上人类对大自然的日益关心，电动车所以再度成为科技发展的热点。近四十年来，大部分工业国家为电动车的开发投进了很多的人力和财力，电动车的多项相关科技也获得了重大的进展。尽管电动车在能源和行驶里程的研究方面，至今尚未取得突破性的进展，然而电动车的美好前景仍然激励着人们锲而不舍地开发新型电动车，改善其性能。

现代电动车的能源系统、电机驱动系统、智能化的能量管理系统、充电系统、车载空调系统和变速系统，电动车的基础设施建设以及未来智能化的交通系统的发展。根据各类子系统的不同特点。近年来，各种呈现高新科技的电动车层出不穷，日新月异。

1.2电动自行车调速系统科技的研究现状

随着互联网的时代临近，电动车也进入了智能时代，并开始向互联网、智能、交互的方向发展，越来越智能化已经变为电动自行车时代最重要的物件升级方向和科技突破口。

目前很多一线的电动车企业已经推出了可以通过手机APP进行人机交互的物件，并在交互性、智能化、娱乐性等方面具备重大突破，给使用者提供了前所未有的用户体验。随着时代的发展，电动车已经不只是简单的代步工具，消费者对于电动车物件用户体验和性能方面提出了更苛刻的需要。智能锂电电动自行车时代的已经来临，面对不断出新的电池及电机控制科技的出现，常规电动自行车已经满足不了市场对新物件的需要。这就需要传统的电动车要不断紧跟时代的脚步，结合新概念、新科技，做出符合时代发展的电动车。

1.3 电动车对电动机的基本需要

电动车的运行与一般的工业应用不同，非常复杂。所以，对驱动系统的需要是很高的。

（1）电动车用电动机应具备瞬时功率大、过载能力强、过载系数应为（3~4），加速性能好、使用寿命长等特点。