基于单片机智能电动车控制器设计.doc

基于单片机的智能电动车控制器设计 摘 要 随着市场的发展，电动车的市场日益递增，实现并完善电动车的智能控制、简单操作已经成为需求的一部分。运用单片机的硬件电路与软件相结合的方法来实现电动车的加速、减速、测速等功能，使电动车的操纵更智能，更简单，更安全，更加适应市场的需求。 关键词：直流电机、步进电机、89C51、测速电路 1 引言 随着经济的发展，人们收入的增多，衣食住行都发生这明显的变化。自行车代步的年代已经过去，取而代之的是电动车，摩托车甚至是小汽车的普遍。但是相对而言，小汽车代价相对比较高昂，不是一般家庭能够承担得起，摩托车噪音大，事故率高，安全系数低，也被很多大小城市所禁止。相比前两者，电动车有很大的市场优势，体型轻巧、环保、安全、经济适用，成为众多人心中的理想的代步工具。市场的强大需求，推动了电动车的飞速发展，越来越智能化。其中以单片机为核心的智能控制电动车将成为目前发展的一个方向，引领电动时代的潮流。 今天，能源和环境对人类的压力越来越大，要求尽快改善人类生存环境的呼声越来越高。为了适应这个发展趋势世界各国的政府、学术界、工业界正在加大对电动车开发的投资力度，加快电动车的商品化步伐。 中国作为电动车最大拥有国，电动车的发展与国外基本同步。我国在1992年就把电动车的开发列人国家“八五”重点科技攻关项目。98年我国发展电动车以来产量大幅增长，从1998年的5.8万辆发展到2009年的2369万辆。目前我国电动车的保有量已经超过1.2亿台，此部分包括了未进入统计的一些小型工厂的销量。截至目前为止我国电动车出口占全世界出口量的90%，虽然目前电动车在能源和行驶里程方面还未能尽如人意，但已足以满足人们的基本需要。从技术发展的角度来看，在走过了漫长而艰难的发展历程之后，电动车正面临着重大的技术突破，有望成为21世纪的重要交通工具。 中国人口众多，具有世界最庞大的电动车市场。目前自行车拥有量为4亿多辆，如把10个自行车换成电动自行车，就需4000万辆电动自行车以每辆均价500元计算，就是60个亿，这是一个巨大的市场，有着强大的吸引力。 现代电动车是融合了电力、电子、机械控制、材料科学以及化工技术等多种高新技术的综合产品。整体的运行性能、经济性等首先取决于控制系统，而控制系统更多的趋向于单片机控制。因为单片机更适合应用于嵌入式系统因此它得到了最多的应用。事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备40多部单片机复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的总和甚至比人类的数量还要多。 单片机除了具备一般微型计算机的功能外，为了增强实时控制能力，绝大部分单片机的芯片上还集成有定时器\计数器。单片机在结构上的设计主要是面向控制的需要，因此，它的硬件结构、指令系统、和I\O能力等方面均有其独特之外，其显著的特点之一就是非常有效的控制功能，为此，又称为微控制器MCU。 单片机自诞生以来，由于其固有的优点——低成本、小体积、高可靠性、高附加值、通过更改软件就可改变控制对象等，已越来越成为电子工程师设计师设计产品的首选器件之一。 本次设计主要以ATM公司的89C51为核心元件，围绕其外部硬件电路与软件相结合的方式来控制电动车的加速、减速、测速等。 2 总体方案设计 2.1 整体设计 单片机控制系统是一个集成电路，可以构成各种各样的应用系统。与其他控制系统相比，单片机具有以下特点： 由于现在单片机的价格相对都比较低，而且外围电路的元器件价格也不高，所以整体设计起来，成本比较低。 可以对外部存储容量根据需要进行扩展，设计可以相对比较灵活。 由于现存有许多已经设计很完善的子程序，在系统软件设计设计中可以直接调用，减少较大工作量。综上所述，决定运用单片机系统，详见下图图1： 图1 结构框图 本次设计主要是分为两大部分：一部分是电机控制部分，另一部分是测速部分。首先，介绍一下电机控制部分，电机控制部分控制步骤：变动数据输入——数据的处理——电动的状态。数据输入主要是通过数字电路或是模拟电路的方法改变某一个量（电流、电压、电阻）的变化，然后将这种变化输送给单片机，单片机进行数据的采集、储存、分析、处理，最终将以数字量的形式输出，输出电路根据数字信号的变化，再将变化转变为电量的形式，输送给电机，从而实现电机的速度、转向的改变。接着，测速部分控制步骤：速度的采