设计题目：基于单片机控制的电动车快速充电器的设计
班级：10级计算机控制技术班
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设计时间：2012年5月 22日至 2012年6月22日
基于单片机控制的电动车快速充电器的设计
摘要：目前，电动自行车因其轻便无污染越来越受到消费者的青睐，我国的电动自行车更是突飞猛进的发展。但是，行驶里程的长短是消费者衡量电动自行车质量好坏的主要标准之一，而电池不耐用，充电时间长是行驶里程长短的决定因素。本设计就是要探讨解决这一难题的方法，提出一种电动自行车快速充电的模式来解决这一问题，设计出性能优良、运行可靠的电动自行车蓄电池快速充电方法。本设计以AT89C51为核心，使用脉冲充电法实现快速充电，热敏电阻作为温度传感器和NE555组合起来组成温度检测电路，实现对温度的检测，达到保护电池的作用。还有相应的软件部分。
关键词：电动车，快速充电器，AT89C51，单片机。
Abstract:At present, the electric bicycle because its light pollution by more and more customers, our electric bike by leaps and bounds development. But, the length of the trip mileage is consumer measure electric bicycle quality stand or fall of one of the main standard, and the battery not durable, charging time is long trip mileage of the length of the deciding factor. This design is to explore the method to solve the problem, this paper puts forward a kind of electric bicycle fast charging model to solve the problem, the design of excellent performance, reliable operation of electric bicycle batteries fast charging method. This design USES AT89C51 as the core, using pulse charging fast charging method to implement, thermal resistor as temperature sensor and NE555 combined temperature detection circuit composed, and to realize the temperature testing, to protect the function of the battery. And the corresponding software parts.
Key words: electric car ,quick charger ,AT89C51, microcontroller.
目录
第一章引言 (1)
1.1 本课题的研究背景、发展及意义 (1)
1.2 本课题的基本内容 (1)
第二章基本理论介绍 (2)
2.1 铅蓄电池充电理论基础 (2)
2.2 快速充电方法的研究 (3)
2.3 脉冲快速充电法的理论基础 (6)
2.4 脉冲快速充电器的工作原理 (7)
第三章控制系统总体方案设计 (8)
3.1 控制方式 (8)
3.2 总体方案设计 (9)
第四章系统硬件电路设计 (10)
4.1 充电器主电路设计 (10)
4.2 控制电路的设计 (14)
4.3 整体电路设计 (18)
第五章系统软件程序设计 (19)
5.1 温度检测中断程序 (19)
5.2 电压检测子程序 (19)
5.3 充电脉冲控制子程序 (21)
5.4 单片机主程序 (21)
第六章设计总结 (24)
致谢 (25)
参考文献 (26)
第一章引言
1.1 本课题的研究背景、发展及意义
据环境部门统计，目前，大气污染的24%来源于交通运输，随着人们生活水平的提高，汽车保有量会迅速增加，污染的比例也会相应提高，据调查2010年汽车尾气造成的大气污染占空气污染的64%，这将严重破坏和影响人们赖以生存的地面生态系统。随着能源的日益紧缺和大气污染的加剧，世界公认的最有发展前景的解决方案是电动车。开发实用、安全、清洁的移动电源，寻求相关的节能、环保解决方案——如发展新型电动车，成为当前各国的迫切任务。然而从电动自行车总体性能来看，真正制约电动自行车发展，能否保证电动自行车可持续增长的关键，还是电动自行车电池使用寿命的问题。影响电池使用寿命的因素很多，归纳起来，其主要因素是两个方面：首先是电池本身的性能和质量，其次是电池的充电和管理。
电动车是目前世界上唯一能达到零排放的机动车，由于环保的要求，加之新材料和新技术的发展，电动车进入了发展高潮。电动车作为绿色交通工具，将在二十一世纪给人类社会带来巨大的变化。顺应当前国际科技发展的大趋势，将电动车作为中国进入二十一世纪汽车工业的切入点，不仅是实现中国汽车工业技术跨越式发展战略抉择，同时也上实现中国汽车产业可持续发展的重要选择。
时下，电动自行车以时尚便捷环保成为了很多人的代步工具。然而，电动自行车电池不耐用，三天两头要充电，充电频繁成为电动车使用者头痛的问题。同时，电动自行车一次充电饱和，一般可以行驶三十公里以上（因电池容量的不同差异较大），当把电动自行车作为较远距离的交通工具的时候，就没有电返回，而要等到重新充电完毕则要花上好几个小时时间。
本次课程设计就是针对解决电动自行车充电器充电慢的问题而选题的，旨在开发一个根据电池饱和的程度智能改变充电模式，并可以在较短时间（四小时）之内可以将电池充好的电动自行车快速充电器（电池规格48V、20A），以解决使用电动自行车远距离骑游的困扰。
1.2 本课题的基本内容
电动自行车快速充电器的设计所涉及的基本内容大概有：
第一，有关电动自行车铅蓄电池的电化学原理和充放电原理。
第二，关于充电器对铅蓄电池充电的原理及其电路设计。
第三，交流电流对电池充电的原理及其特点。
第四，充电器对充电过程的检测及其自动转换。
第五，充电器在充电过程中对电池的保护功能。
第六，电路设计及其元件的选择调试等。
第二章 基本理论介绍
2.1 铅蓄电池充电理论基础
上世纪60年代中期，美国科学家马斯对开口蓄电池的充电过程作了大量的试验研究，并提出了以最低出气率为前提的，蓄电池可接受的充电曲线，如图1所示。实验表明，如果充电电流按这条曲线变化，就可以大大缩短充电时间，并且对电池的容量和寿命也没有影响。原则上把这条曲线称为最佳充电曲线，从而奠定了快速充电方法的研究方向。
图1最佳充电曲线
由图1可以看出：初始充电电流很大，但是衰减很快。主要原因是充电过程中产生了极化现象。在密封式蓄电池充电过程中，内部产生氧气和氢气，当氧气不能被及时吸收时，便堆积在正极板(正极板产生氧气)，使电池内部压力加大，电池温度上升 ，同时缩小了正极板的面积，表现为内阻上升，出现所谓的极化现象。
蓄电池是可逆的。其放电及充电的化学反应式如下
O H PbSO SO H Pb PbO 24422222+?++ （1）
很显然，充电过程和放电过程互为逆反应。可逆过程就是热力学的平衡过程，为保障电池能够始终维持在平衡状态之下充电，必须尽量使通过电池的电流小一些。理想条件是外加电压等于电池本身的电动势。但是，实践表明，蓄电池充电时，外加电压必须增大到一定数值才行, 这个数值又因为电极材料，溶液浓度等各种因素的差别而在不同程度上超过了蓄电池的平衡电动势值。在化学反应中，这种电动势超过热力学平衡值的现象，就是极化现象。
一般来说，产生极化现象有3个方面的原因。
a ）欧姆极化 充电过程中，正负离子向两极迁移。在离子迁移过程中不可避免地受到一定的阻力，称为欧姆内阻。为了克服这个内阻，外加电压就必须额外施加一定的电压，以克服阻力推动离子迁移。该电压以热的方式转化给环境，出现所谓的欧姆极化。 随着充电电流急剧加大，欧姆极化将造成蓄电池在充电过程中的高温。
b ）浓度极化 电流流过蓄电池时，为维持正常的反应，最理想的情况是电极表
面反应物能及时得到补充，生成物能及时离去。实际上，生成物和反应物的扩散速度远远比不上化学反应速度，从而造成极板附近电解质溶液浓度发生变化。也就是说，从电极表面到中部溶液，电解液浓度分布不均匀。这种现象称为浓度极化。
c）电化学极化这种极化是由于电极上进行的电化学反应的速度，落后于电极上电子运动的速度造成的。例如：电池的负极放电前，电极表面带有负电荷，其附近溶液带有正电荷，两者处于平衡状态。放电时，立即有电子释放给外电路。电极表面负电荷减少，而金属溶解的氧化反应进行缓慢Me－eMe＋，不能及时补充电极表面电子的减少，电极表面带电状态发生变化。这种表面负电荷减少的状态促进金属中电子离开电极，金属离子M＋转入溶液，加速Me－eMe＋反应进行。总有一个时刻，达到新的动态平衡。但与放电前相比，电极表面所带负电荷数目减少了，与此对应的电极电势变正。也就是电化学极化电压变高，从而严重阻碍了正常的充电电流。同理，电池正极放电时，电极表面所带正电荷数目减少，电极电势变负。
这3种极化现象都是随着充电电流的增大而严重。
2.2 快速充电方法的研究
2.2.1 快速充电技术
为了能够最大限度地加快蓄电池的化学反应速度，缩短蓄电池达到满充状态的时间，同时，保证蓄电池正负极板的极化现象尽量地少或轻，提高蓄电池使用效率。快速充电技术近年来得到了迅速发展。
下面介绍目前比较流行的几种快速充电方法。这些方法都是围绕着最佳充电曲线进行设计的，目的就是使其充电曲线尽可能地逼进最佳充电曲线。
a) 脉冲式充电法
这种充电法不仅遵循蓄电池固有的充电接受率，而且能够提高蓄电池充电接受率，从而打破了蓄电池指数充电接受曲线的限制，这也是蓄电池充电理论的新发展。
脉冲充电方式首先是用脉冲电流对电池充电，然后让电池停充一段时间，如此循环，如图2所示。充电脉冲使蓄电池充满电量，而间歇期使蓄电池经化学反应产生的氧气和氢气有时间重新化合而被吸收掉，使浓差极化和欧姆极化自然而然地得到消除，从而减轻了蓄电池的内压，使下一轮的恒流充电能够更加顺利地进行，使蓄电池可以吸收更多的电量。间歇脉冲使蓄电池有较充分的反应时间，减少了析气量，提高了蓄电池的充电电流接受率。
图2 脉冲式充电曲线
b) Reflex快速充电法
这种技术是美国的一项专利技术，它主要面对的充电对象是镍镉电池。由于它采用了新型的充电方法，解决了镍镉电池的记忆效应，因此，大大降低了蓄电池的快速充电的时间。铅酸蓄电池的充电方法和对充电状态的检测方法与镍镉电池有很大的不同，但它们之间可以相互借鉴。
如图3所示，Reflex充电法的一个工作周期包括正向充电脉冲，反向瞬间放电脉冲，停充维持3个阶段。
图3 reflex快速充电法
c) 变电流间歇充电法
这种充电方法建立在恒流充电和脉冲充电的基础上，如图4所示。其特点是将恒流充电段改为限压变电流间歇充电段。充电前期的各段采用变电流间歇充电的方法，保证加大充电电流，获得绝大部分充电量。充电后期采用定电压充电段，获得过充电量，将电池恢复至完全充电态。通过间歇停充，使蓄电池经化学反应产生的氧气和氢气有时间重新化合而被吸收掉，使浓差极化和欧姆极化自然而然地得到消除，从而减
轻了蓄电池的内压，使下一轮的恒流充电能够更加顺利地进行，使蓄电池可以吸收更多的电量。
图4 交电流间歇充电曲线
d) 变电压间歇充电法
在变电流间歇充电法的基础上又有人提出了变电压间歇充电法，如图8所示。与变电流间歇充电方法不同之处在于第一阶段的不是间歇恒流，而是间歇恒压。
图5 交电压间歇充电曲线
比较图4和图5，可以看出：图5更加符合最佳充电的充电曲线。在每个恒电压充电阶段，由于是恒压充电，充电电流自然按照指数规律下降，符合电池电流可接受率随着充电的进行逐渐下降的特点。
e) 变电压变电流波浪式间歇正负零脉冲快速充电法
综合脉冲充电法、Reflex快速充电法、变电流间歇充电法及变电压间歇充电法的优点，变电压变电流波浪式正负零脉冲间歇快速充电法得到发展应用。脉冲充电法充电电路的控制一般有两种：
ⅰ脉冲电流的幅值可变，而PWM(驱动充放电开关管)信号的频率是固定的；
ⅱ 脉冲电流幅值固定不变，PWM 信号的频率可调。
采用了一种不同于这两者的控制模式，脉冲电流幅值和PWM 信号的频率均固定，PWM 占空比可调，在此基础上加入间歇停充阶段，能够在较短的时间内充进更多的电量，提高蓄电池的充电接受能力。 2.3 脉冲快速充电法的理论基础
理论和实践证明，蓄电池的充放电是一个复杂的电化学过程。一般地说,充电电流在充电过程中随时间呈指数规律下降,不可能自动按恒流或恒压充电。充电过程中影响充电的因素很多,诸如电解液的浓度、极板活性物的浓度、环境温度等的不同,都会使充电产生很大的差异。随着放电状态、使用和保存期的不同,即使是相同型号、相同容量的同类蓄电池的充电也大不一样。
1972年，美国科学家马斯在第二届世界电动汽车年会上提出了著名的马斯三定律，即
a ）对于任何给定的放电电流，蓄电池充电时的电流接受比a 与电池放出的容量的平方根成反比，即
C K A 1
(1)
式中：K1为放电电流常数，视放电电流的大小而定； C 为蓄电池放出的容量。
由于蓄电池的初始接受电流Io=AC ，所以 I0=AC=K1(根号C) （2）
b ）对于任何给定的放电量，蓄电池充电电流接受比a 与放电电流Id 的对数成正比，即
a=K2logkId （3）
式中：K2为放电量常数，视放电量的多少而定； k 为计算常数。
c ）蓄电池在以不同的放电率放电后，其最终的允许充电电流It （接受能力）是各个放电率下的允许充电电流的总和，即：
It=I1＋I2＋I3＋I4＋ (4)
式中：I1、I2、I3、I4...为各个放电率下的允许充电电流。 综合马斯三定律,可以推出，蓄电池的总电流接受比可表示为 α=It/Ct （5）
式中：Ct=C1＋C2＋C3＋C4＋...为各次放电量的总和，即蓄电池放出的全部电量。 马斯三定律说明，在充电过程中，当充电电流接近蓄电池固有的微量析气充电曲线时，适时地对电池进行反向大电流瞬间放电，以消除电池的极化现象，可以提高蓄电池的充电接受能力，如图1所示。也就是说通过反向大电流放电，可以使蓄电池的
可接受电流曲线不断右移，同时其陡度不断增大，即α值增大，从而大大提高充电速度，缩短充电时间。
2.4 脉冲快速充电器的工作原理
基于上述理论，并考虑到铅酸蓄电池自身的一些特性，本文介绍的快速充电装置所采用的充电方法将整个充电过程分为了预充电、脉冲快速充电、补足充电、浮充电4个阶段，如图6所示。根据蓄电池充电前的残余电量，进入不同的充电阶段。
图6 分级定电流脉冲快速充电法原理图
2.4.1 预充电
对长期不用的电池、新电池或在充电初期已处于深度放电状态的蓄电池充电时，一开始就采用快速充电会影响电池的寿命。为了避免这一问题要先对蓄电池实行稳定小电流充电，使电池电压上升，当电池电压上升到能接受大电流充电的阈值时再进行大电流快速充电。
2.4.2 脉冲快速充电
在快速充电过程中，采用分级定电流脉冲快速充电法，将充电电流分成三级，如图7所示。开始充电时采用大电流，随着电池容量的增加，电压逐渐升高，电流等级开始降低，使充电电流的脉冲幅度和宽度随蓄电池端电压的升高而分级减小。采用这种方法可以消除充电接近充满时易出现的振荡现象及过充电问题。
图7 分级定电流脉冲快速充电法原理图
在脉冲快速充电过程中，电池电压上升较快，当电压上升至补足充电电压阈值时，转入补足充电阶段。
2.4.3 补足充电
快速充电终止后，电池并不一定充足电，为了保证电池充入100％的电量，对电池还要进行补足充电。此阶段充电采用恒压充电，可使电池容量快速恢复。此时充电电流逐渐减小，当电流下降至某一阈值时，转入浮充阶段。
2.4.4 浮充电
此阶段主要用来补充蓄电池自放电所消耗的能量，只要电池接在充电器上并且充电器接通电源，充电器就会给电池不断补充电荷，这样可使电池总处于充足电状态。此时也标志着充电过程已结束。
第三章控制系统总体方案设计
3.1 控制方式
3.1.1 单片机的控制方式
根据铅蓄电池脉冲魁岸素充电理论，可利用单片机的输出脉冲控制半桥式变换器的两个开关管V1、V2的通断。单片机通过各种检测电路在充电过程中对铅蓄电池进行检测并做出相应的控制处理。
铅蓄电池的充电温度可以通过温度传感器测量，将测出的电压量送至单片机的输入口，充电电压有两个分压电阻检测。单片机通过检测的蓄电池的充电温度、充电电
流、充电电压等，再经软件处理计算后控制主电路处于不同的充电状态：预充电、脉冲快速充电、补足充电和浮充电。总体控制方案如8图所示。
43
图8 单片机总体控制方案
3.1.2脉冲调制控制器SG2535的控制方式
通过对电压、温度的检测控制脉冲调制控制器SG2535的输出脉冲宽度，以实现不同阶段的充电、暂停和终止充电。本方案由脉冲调制控制器SG2535输出的脉冲控制开关管V1、V2的栅极，以达到控制充电状态的目的。
3.2 总体方案设计
基于铅蓄电池的充电理论，充电器主电路采用半桥变换器高频开关稳压电源。而控制电路通过单片机控制。电网点先经过各种保护环节，在通过EMI滤波器除去共模信号。桥式整流后，通过两电容分压，分压后与两开关管V1、V2相联。组成半桥式功率变换器，将正弦交流电压变换成约高于充电电压的脉冲电压。在经过半桥滤波和LC滤波电路使电压达到一较稳定值。
控制电路由单片机AT89C51组成，电源由电网交流电经过变压器变压、全桥整流、稳压管稳压后提供。单片机通过检测温度传感器的电压信号，以软件的方式控制输出脉冲，从而控制开关管的通断。另外，通过检测充电电压和电流值，控制单片机输出脉冲宽度，以进入不同的充电阶段。
第四章 系统硬件电路设计
4.1 充电器主电路设计
4.1.1整流电路设计 a) 桥式整流
由于单相半波整流只利用了电源电压的半个周期，同时整流电压的脉动较大。为了克服这些缺点，这里采用全波整流电路——单相桥式整流电路。单相桥式整流电路由4个整流二极管接成电桥的形式构成，如图9所示。
图9桥式整流电路
由电路图10可知，无论电压U 2是在正半周还是负半周，负载上都有相同方式的电流流过。因此，在负载得到的是单相脉动电压和电流。忽略二极管导通时的正向压降，则单相桥式整流电路的波形图如下。
O
Ud
图10 桥式整流电路的输出波形
单相半波整流电压的平均值为：
2
9.02
2
2)(sin 21
U U t td U d ===
?
π
ωωπ
π
二极管截止时承受的最高反向电压为U 的最大值，即
U DRM =U2M =1.414U
=1.414×220V
=308V
因此，所选用的整流二极管的最高工作电压为1000V。
b) 电容滤波电路
电容滤波电路是在整流电路的直流输出侧与负载并联电容器，利用电容的端电压在电路状态改变时不能突变的原理，使输出电压趋于平滑。电容滤波电路如图11所示。
图11电容滤波电路
本电路的输出电压在负载变化时波动大，说明它的带负载能力差，只适合于负载较轻且变化不大的场合。电路简单，输出电压高，只是输出电压不稳定。
电容滤波是的输出电压平均值为：
全波：U3 = (1.2～1.4)U1
= (1.2～1.4)×220V
= 264V (取1.2)
4.1.2 半桥逆变电路
半桥逆变电路由两个导电臂构成，每个导电臂由一个全控器件和一个反并联二极管组成。电路图如图12所示。直流侧接有两个相互串联切足够大的电容器C1和C2，满足C1=C2。
图12半桥逆变器电路
在一个周期内，开关管V1、V2的基极信号各有半周正偏、半周反偏，且互补。设在t2时刻以前V1导通，V2截止，则U4=±1/2U
。
3
t2时刻V1截止，同时给V2发出导通信号，由于感性负载中的电流i不能立即改变方向，于是D2导通续流。U4=－1/2U
。
3
t3时刻i0降至零，D2截止，V2导通，i0开始反向增大。此时仍然有U4=－1/2U3。
t4时刻V2截止，同时给V1发出导通信号，由于感性负载中的电流i0不能立即改
。
变方向，于是D1先导通续流。此时仍然有U4=＋1/2U
3
t5时刻i0降至零，V1导通。U4=＋1/2U3。
。当V1或V2导由上分析可知，输出电压U4周期为TS矩形波，其幅值为1/2U
3
通时，负载电流和电压同方向，直流侧向负载提供能量。而当D1或D2导通时，负载电流和电压反方向，负载中电感的能量向直流侧反馈，即负载将起吸收的无功能量反馈回直流侧，反馈的能量暂时存储在直流侧的电容中。该电容起缓冲这种无功能量的作用。半桥逆变电路输出电压波形如图13所示。
图13半桥逆变电路输出电压波形
4.1.3 开关变压器的设计计算
开关变压器的磁化特性工作在第一、第三象限，它的磁通变化可以从－B M 到＋B M ，属于对称式工作变压器。主变压器施加电压只有一半输入电压值1/2U 4(＋132V)。开关管的反向耐压比较低。在两功率管交替开关作用下，变换器原边可产生幅值280V 的方波电压。经变压器整流滤波输出，实现功率转变。 a) 估算采用EE55铁氧体磁芯的功率容量
EE55的中心柱截面积为Ae=3.515cm 2，窗口面积为A Q =3.9cm 2，它的功率容量乘积为Ap=A e ×A Q =3.515×3.9=13.76。
当开关频率选50KHz 时：
Ap= A e ×A Q =(P T ×106
)/(2ηfB M δK M K G )
＝(600×106) /(2×0.8×50×103×1500×2×0.5×1) = 5<13.76
可见，采用EE55磁芯时，其功率容量足够大． 原边绕组匝数：
N P =(V IN-P /2)×108/(4fB m A e )
=(280/2) ×108/4×50×103×1500×3.515 =13.33
故N P 取整数14匝。 b) 充电器的容量计算
当充电器为36V,12A 时蓄电池的充电最大容量为： 36V ×12A ＝432W
故变压器铁芯的容量计算可按照500W 容量计算。 c) 原边与副边绕组匝数比的计算
开关变压器的原边与副边绕组的匝数比为：
V OP IN MIN
0.5×V =Ns Np
其中：V IN MIN 指电网最低输入直流电压值，V IN MIN ＝220V
V OP 指整流滤波输出电压的脉冲幅度。V OP 要考虑三个因素之和，即：
V 0=40V+40×10%=44V ，二极管压降：V D =1.2V, 滤波电感直流压降为V L =0.2V 。设整流器输出占空比为0.9，则有：
VOP=(44+1.2+0.2)/0.9=50V
因此原副边绕组匝数比为：
(取3匝)2.2=50V
0.5×220V
=Ns Np
副边绕组匝数为：Ns=Np/3=14/3=4.6 (取5匝)
经过实验证明，当开关变压器原边绕组为20匝，副边绕组匝数为8匝时，半桥变压器的开关脉冲电压波形有所改善。
4.1.4 变频整流电路
变频整流电路由两个整流二极管和一个LC滤波电路组成，使半桥逆变器输出的脉冲电压成为一个比较稳定的直流电压。整流前后电压波形如下图14所示。
图14 整流前后的波形
4.2 控制电路的设计
4.2.1传感检测电路
a) 温度检测电路
温度检测所使用的传感器非常多，热敏电阻是其中一种用半导体材料制成的敏感元件，起主要特点是灵敏度高、体积小、功耗低而且价格低廉。
用热敏电阻构成的温度检测电路较为简单，使用电阻分压电路，将温度变化引起的电阻变化转为电压信号，可以直接传送给单片机处理。下表为负温度系数的热敏电阻的分度表。
温度检测电路如图15所示。它是有温度传感器和单稳态触发器两部分组成，单稳态触发器有NE555时基集成电路构成。热敏电阻RT用作温度传感器。
当蓄电池温度较低时，热敏电阻RT表现电阻值较大，调节电位器Rp可以使时基
），单稳态电集成块触发端2脚的电平低于1/3电源电压（指集成块IC的供电电压V
DD
路触发翻转进入稳态，电路置位，输出端3脚输出高电平，使三极管触发导通向单片机输入低电平。相反，当蓄电池温度较高时，则向单片机输入高电平。
本电路可以通过调节可调电阻器Rp的阻值，使电路在温度为45℃的时候发生动作，实现温度检测的目的。
图15 温度检测电路
b) 电压检测电路
电压检测电路的设计主要考虑的问题是:在正常充电的过程中，电池端电压U bat 的变化范围是0V到15V，要使单片机检测U bat的变化映射到0V到5V的范围内，在测量中，需要用低压器件去测量高压、强电流模拟量，如果模拟量与数字量之间没有电气隔离，那么，高电压、强电流很容易串入低压器件，并将其烧毁。
本设计采用精密电阻进行比例衰减，把输入电压量程范围转化为AD转换器的量程范围，然后经RC滤波，再送给AD转换器测量。线性光藕可以较好的实现输入侧和输出侧之间的隔离，且输出侧跟随输入变化，线性度达0.01%。电压采样电路的工作原理如图16所示：
图16 电压检测电路
输入电压：
100in bat V V V U +-=-=
（4.1）
经分压衰减变成
10
910
i bat R V U R R =
+
（4.2）
忽略运放的电流，根据虚地原理，有34i V V V == 所以第一路光藕的输出
34
51212
V V I R R =
= （4.3）
由于光藕4A U 和4B U 的原边电流相同，且2个光藕制造工艺相同，所以可近似地认为它们的电流放大倍数是相同的。即两路光藕的输入输出电流之比
4
6
45I I I I = （4.4） 因为A/D 的输入阻抗很高，所以
()
21042
662522121212910i bat RW R V RW V I RW I RW RW V U R R R R R ===
==+ （4.5） 把2RW 、12R 、10R 、9R 的阻值代入得
()2
60056.1
RW V V V +-=
- （4.6） 调节2RW ，使得采样电路输出的电压为
/31
3
VOLTAGE AIN bat V U
（4.7）
即把输入电压从0-15V 衰减到0-5V 。
c)电压检测A/D 转换电路设计
这里选用TI 公司生产的TLC1549串行A/D 转换器芯片，它是一种开关电容结构的逐次比较型10位A/D 转换器。片内自动产生转换时钟脉冲，转换时间≤21μs ；最大总不可调转换误差为±1LSB ；单电源供电(+5V)，最大工作电流仅为2.5mA ；转换结果以串行方式输出；工作温度为－55～+125℃。电压检测A/D 转换电路如图17所示。
图17 电压检测A/D 转换电路
4.2.2 单片机电路
单片机电路设计如图18所示，由于89C51单片机的P0口作为输入口时要接上上拉电阻，所以我选用P1口作为输入输出口。温度传感器所检测的电压信号通过单片机的P3.2口输入，电压信号由P3.1口输入。输出口由单片机的P1.1～P1.5提供。具体分布情况见下表。
表2 地址分配
纯电动汽车整车控制器的设计 摘要：随着社会的发展与科技的进步，各个城市的汽车使用户喷井式增加。传 统的内燃机汽车消耗石油，排出大量废气，使得城市的空气质量不断下降。纯电 动汽车由于不使用传统化石能源，对环境不造成污染，受到人们的青睐。随着科 技的进步，电动汽车的核心技术不断地革新与突破，逐渐完善的城市基础设施提 供了有利的帮助，电动汽车已经成为潜力股，逐步取代传统汽车变为可能。本文 从汽车结构出发，结合整车信息传输过程，设计了整车控制器的软硬件结构。 关键词：纯电动汽车；整车控制器；硬件设计；软件设计 纯电动汽车作为新能源汽车的一种，以其清洁无污染、驱动能源多样化、能 量效率高等优点成为现代汽车的发展趋势。整车控制器（vehicle control unit，VCU）作为纯电动汽车整车控制系统的中心枢纽，主要实现数据采集和处理、控 制信息传递、整车能量管理、上下电控制、车辆部件控制和错误诊断及处理、车 辆安全监控等功能。国外在纯电动汽车整车控制器的产品开发中，积极推行整车 控制系统架构的标准化和统一化，汽车零部件厂商提供硬件电路和底层驱动软件，整车厂只需要开发核心应用软件，有利的推动了整车行业的快速发展。虽然国内 各大汽车厂商基本掌握了整车控制器的设计方案，开发技术进步明显，但是对核 心电子元器件、开发环境的严重依赖，所以导致了整车控制器的国产化水平较低。本文以复合电源纯电动汽车作为研究对象，针对电动汽车应有的结构和特性，对 整车控制器的设计和开发展开研究。 一、整车控制系统分析与设计 （一）整车控制系统分析 复合电源纯电动汽车整车控制系统主要由整车控制器、能量管理系统、整车 通信网络以及车载信息显示系统等组成。首先纯电动汽车整车控制器通过采集启动、踏板等传感器信号以及与电机控制器、能量管理系统等进行实时的信息交互，获取整车的实时数据，然后整车控制器通过所有当前数据对驾驶员意图和车辆行 驶状态进行判断，从而进入不同的工况与运行模式，对电机控制系统或制动系统 发出操控命令，并接受各子控制器做出的反馈。 保障纯电动汽车安全可靠运行，并对各个子控制器进行控制管理的整车控制器，属于纯电动汽车整车控制系统的核心设备。整车控制器实时地接收传感器传 输的数据和驾驶操作指令，依照给定的控制策略做出工况与模式的判断，实现实 时监控车辆运行状态及参数或者控制车辆的上下电，以整车控制器为中心通信节 点的整车通信网络，实现了数据快速、可靠的传递。 （二）整车控制系统设计 复合电源的结构设计，选择了超级电容与DC/DC串联的结构，双向DC/DC跟 踪动力电池电压来调整超级电容电压，使两者电压相匹配。为了车辆驾驶运行安全，同时为了更好地使超级电容吸收纯电动汽车的再生制动能量，在复合电源系 统中动力电池与一组由IGBT组成双向可控开关，防止了纯电动汽车处于再生制动状态时，动力电池继续供电，降低再生制动能量的吸收效率。 整车CAN通信网络设计，由整车控制器（VCU）、电机控制器（motor control unit，MCU）、电池管理系统（battery management system，BMS）、双向DC/DC控制器以及汽车组合仪表等控制单元（Electronic Control Unit，ECU）组成 了复合电源纯电动汽车的整车通信网络。 二、整车控制器硬件设计及软件设计
温度控制器的设计与制作 一、功能要求 设计并制作一个温度控制器，用于自动接通或断开室内的电加热设备，从而使室内温度达到设定温度要求，并能实时显示室内温度。当室内温度大于等于设定温度时，控制器断 ?时，控制器接通电加热设备。 开电加热设备；当室内温度比设定温度小2C 控温范围：0~51C? 控温精度：≤1C? 二、硬件系统设计 1．硬件系统由七部分组成，即单片机及看门狗电路、温度检测电路、控制输出电路、键盘电路、显示电路、设置温度储存电路及电源电路。 （1）单片机及看门狗电路 根据设计所需的单片机的内部资源（程序存储器的容量、数据存储器的容量及I/O口数量），选择AT89C51-24PC较合适。为了防止程序跑飞，导致温度失控，进而引起可怕的后果，本设计加入了硬件看门狗电路IMP813L，如果它的WDI脚不处于浮空状态，在1.6秒内WDI不被触发（即没有检测到上什沿或下降沿），就说明程序已经跑飞，看门狗输出端WDO将输出低电平到手动复位端，使复位输出端RST发出复位信号，使单片机可靠复位，即程序重新开始执行。（注：如果选用AT89S51，由于其内部已具有看门狗电路，就不需外加IMP813L） （2）温度检测电路 温度传感器采用AD590，它实际上是一个与绝对温度成正比的电流源，它的工作电压为4~30V，感测的温度范围为-550C~+1500C，具有良好的线性输出，其输出电流与温度成正比，即1μA/K。因此在00C时的输出电流为273.2μA，在1000C时输出电流为373.2μA。温度传感器将温度的变化转变为电流信号，通过电阻后转变电压信号，经过运算放大器JRC4558运算处理，处理后得到的模拟电压信号传输给A/D转换部分。A/D转换器选用ADC0804，它是用CMOS集成工艺制成的逐次逼近型模数转换芯片，分辨率8位，转换时间100μs，基准电压0~5V，输入模拟电压0～5V。 （3）控制输出电路 控制信号由单片机的P1.4引脚输出，经过光耦TLP521-1隔离后，经三极管C8550直接驱动继电器WJ108-1C-05VDC，如果所接的电加热设备的功率≤2KW，则可利用继电器的常开触点直接控制加热设备，如果加热设备的功率>2KW，可以继电器控制接触器，由接触器直接控制加热设备。 （4）键盘电路 键盘共有四个按键，分别是S1（设置）、S2（+）、S3（-）、S4（储存）。通过键盘来设置室内应达到的温度，键盘采用中断方式控制。 （5）显示电路 显示电路由两位E10501_AR数码管组成，由两片74LS164驱动，实现静态显示，74LS164所需的串行数据和时钟由单片机的P3.0和P3.1提供。对于学过“串行口”知识的班级，实习时，可以采用串行口工作于方式0，即同步移位寄存器的输出方式，通过串行口输出显示数据（实时温度值或设置温度值）；对于没学过“串行口”知识的班级，实习时，可以采用模拟串行口的输出方式，实现显示数据的串行输出。 （6）设置温度存储电路 为了防止设定温度在电源断电后丢失，此设计加入了储存电路，储存器选用具有I2C总线功能的AT24C01或FM24C01均可。每次通过键盘设置的室内设定温度都通过储存器储存起来，即使是电源断电，储存器存储的设定温度也不丢失，在电源来电后，单片机自动将设
电动车控制器原理及编程2008-10-29 15:34
电动车控制器原理及编程 https://www.doczj.com/doc/4111827859.html,/html/blog/7597/45892.htm 云翔电动车维修的BLOG https://www.doczj.com/doc/4111827859.html, 原信息URL：https://www.doczj.com/doc/4111827859.html,/html/blog/7597/45892.htm 控制器 无刷控制器硬件电路详解 电动车无刷电机是目前最普及的电动车用动力源，无刷电机以其相对有刷电机长寿，免维护的特点得到广泛应用，然而由于其使用直流电而无换向用的电刷，其换向控制相对有刷电机要复杂许多，同时由于电动车负载极不稳定，又使用电池作电源，因此控制器自身的保护及对电机，电源的保护均对控制器提出更多要求。 自电动车用无刷电动机问世以来，其控制器发展分两个阶段：第一阶段为使用专用无刷电动机控制芯片为主组成的纯硬件电路控制器，这种电路较为简单，其中控制芯片的代表是摩托罗拉的MC33035,这个不是这里的主题，所以也不作深入介绍。第二阶段是以MCU为主的控制芯片。这是这篇文章介绍的重点，在MCR 版本的设计中，揉和了模拟、数字、大功率MOSFET驱动等等许多重要应用，结合MCU智能化控制，是一个非常有启迪性的设计。 今以应用最广泛的以PIC16F72为智能控制中心，350W的整机电路为例,整机电路如图1： 图1:350W整机电路图 整机电路看起来很复杂，我们将其简化成框图再看看： 图2:电路框图 电路大体上可以分成五部分： 一、电源稳压，供应部分； 二、信号输入与预处理部分； 三、智能信号处理，控制部分； 四、驱动控制信号预处理部分； 五、功率驱动开关部分。 下面我们先来看看此电路最核心的部分：PIC16F72组成的单片机智能处理、控制部分，因为其他电路都是为其服务或被其控制，弄清楚这部分，其它电路就比较容易明白。 图3:PIC16F72在控制器中的各引脚应用图 我们先来简单介绍一下PIC16F72的外部资源：该单片机有28个引脚，去掉电源、复位、振荡器等，共有22个可复用的IO口，其中第13脚是CCP1输出口，可输出最大分辨率达10BIT的可调PWM信号，另有AN0-AN4共5路AD模数转换输入口，可提供检测外部电路的电压，一个外部中断输入脚，可处理突发事件。内部软件资源我们在软件部分讲解，这里并不需要很关心。
基于中颖SH79F081的电动自行车控制器设计 摘要:方波驱动的无刷直流电机由于力矩大, 运行可靠, 在电动车控制器中广泛应用, 方波驱动最大的缺点在于换相时的电流突变引起的转矩脉动, 导致噪声较大, 但好的控制策略可以大大改善换相噪声. 电动车控制器设计的难点在于电流控制, 本文就电动车控制器设计的一些关键地方加以描述. 关键词:电动车控制器直流无刷电机换相同步整流 概述 电动自行车上使用的电机普遍采用永磁直流电机. 所谓永磁电机, 是指电机线圈采用永磁体激磁, 不采用线圈激磁的方式. 这样就省去了激磁线圈工作时消耗的电能, 提高了电机机电转换效率, 这对使用车载有限能源的电动车来讲, 可以降低行驶电流, 延长续行里程. 永磁直流电机按照电机的通电形式来分, 可分为有刷电机和无刷电机两大类, 有刷电机由于采用机械换相装置导致可靠性和寿命降低, 因此逐渐退出电动车市场. 无刷电机又可分为有传感器和无传感器两类, 对于无位置传感器的无刷电机, 必须要先将车用脚蹬起来, 等电机具有一定的旋转速度以后, 控制器才能识别到无刷电机的相位, 然后控制器才能对电机供电. 由于无位置传感器无刷电机不能实现零速度启动, 所以现在生产的电动车上用得较少. 目前电动车行业内使用的无刷电机, 普遍采用有位置传感器无刷电机. 有位置传感器永磁直流无刷电机按照内部传感器的安装位置不同, 又可分为60度电机和120度电机. 在120°的霍尔信号中, 不可能出现二进制000和111的编码,
所以在一定程度上避免了因霍尔零件故障而导致的误操作. 因为霍尔组件是开漏输出, 高电平依靠电路上的上拉电阻提供, 一旦霍尔零件断电, 霍尔信号输出就是111. 一旦霍尔零件短路, 霍尔信号输出就是000, 而60°的霍尔信号在正常工作时这两种信号均会出现, 所以一定程度上影响了软件判断故障的准确率. 因此目前市面马达已经逐渐舍弃60°相位的霍尔排列. 2. 永磁直流电机基本原理 2.1. 主回路电路 1.
目录 第一章课程设计要求及电路说明 (3) 1.1课程设计要求与技术指标 (3) 1.2课程设计电路说明 (4) 第二章课程设计及结果分析 (6) 2.1课程设计思想 (6) 2.2课程设计问题及解决办法 (6) 2.3调试结果分析 (7) 第三章课程设计方案特点及体会 (8) 3.1 课程设计方案特点 (8) 3.2 课程设计心得体会 (9) 参考文献 (9) 附录 (9)
第一章课程设计要求及电路说明 1.1课程设计要求与技术指标 温度控制器的设计 设计要求与技术指标： 1、设计要求 （1）设计一个温度控制器电路； （2）根据性能指标，计算元件参数，选好元件，设计电路并画出电路图； （3）撰写设计报告。 2、技术指标 温度测量范围0—99℃，精度误差为0.1℃；LED数码管直读显示；温度报警指示灯。
1.2课程设计电路说明 1.2.1系统单元电路组成 温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机AT89S51，温度传感器采用DS18B20，用3位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。 1.2.2设计电路说明 主控制器：CPU是整个控制部分的核心,由STC89C52芯片连同附加电路构成的单片机最小系统作为数据处理及控制模块. 显示电路：显示电路采用4个共阳LED数码管，用于显示温度计的数值。报警电路：报警电路由蜂鸣器和三极管组成，当测量温度超过设计的温度时，该电路就会发出报警。 温度传感器：主要由DS18B20芯片组成，用于温度的采集。 时钟振荡：时钟振荡电路由晶振和电容组成，为STC89C52芯片提供稳定的时钟频率。
第二章课程设计及结果分析 2.1课程设计 2.1.1设计方案论证与比较 显示电路方案 方案一：采用数码管动态显示 使用一个七段LED数码管，采用动态显示的方法来显示各项指标，此方法价格成本低，而且自己也比较熟悉，实验室也常备有此元件。 方案二：采用LCD液晶显示 采用1602 LCD液晶显示，此方案显示内容相对丰富，且布线较为简单。 综合上述原因，采用方案一，使用数码管作为显示电路。 测温电路方案 方案一：采用模拟温度传感器测温 由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。 方案二：采用数字温度传感器 经过查询相关的资料，发现在单片机电路设计中，大多数都是使用传感器，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。 综合考虑，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二。 2.1.2设计总体方案 根据上述方案比较，结合题目要可以将系统分为主控模块，显示模块，温度采集模块和报警模块，其框图如下：
南华大学电气工程学院课程设计 摘要：单片机自70年代问世以来得到蓬勃发展，目前单片机功能正日渐完善：单片机集成越来越多资源，内部储存资源日益丰富，用户不需要扩充资源就可以完成项目开发，不仅是开发简单，产品小巧美观，同时抗干扰能力强，系统也更加稳定，使它更适合工业控制领域，具有更广阔的市场前景；提供在线编程能力，加速了产品的开发进程，为企业产品上市赢得了宝贵时间。本设计通过STC89C51单片机以及单片机最小系统和三极管驱动以及外围的按键和数码管显示等部件，设计一个基于单片机的简易计时器。设计通过四位一体共阳极数码管显示，并能通过按键对秒进行设置。 关键词：STC89C51单片机，驱动，四位一体数码管
南华大学电气工程学院课程设计 Abstract：SCM be booming since since the 70 s, MCU functions are increasingly perfect at present: single chip microcomputer integrated more and more resources, internal storage resource increasingly rich, users do not need to expand resources can complete the project development, is not only the development of simple, small beautiful products, at the same time, strong anti-jamming capability, system is more stable, make it more suitable for industrial control field, has a broad market prospect; Provide online programming ability, speeded up the process of product development, product for the enterprise to win the precious time. This design and triode driven by STC89C51 microcontroller and the single chip microcomputer minimum system and peripheral keys and digital tube display components, design a simple timer based on single chip microcomputer. Design through the four digital tube display, a total of anode, and can through the button to set the seconds. Keywords: STC89C51 microcontroller, drive, Four digital tube
纯电动汽车整车控制器的设计 发表时间：2019-07-05T11:27:03.790Z 来源：《电力设备》2019年第4期作者：王坚 [导读] 摘要：随着社会的发展与科技的进步，各个城市的汽车使用户喷井式增加。 （柳州五菱汽车工业有限公司广西柳州 545007） 摘要：随着社会的发展与科技的进步，各个城市的汽车使用户喷井式增加。传统的内燃机汽车消耗石油，排出大量废气，使得城市的空气质量不断下降。纯电动汽车由于不使用传统化石能源，对环境不造成污染，受到人们的青睐。随着科技的进步，电动汽车的核心技术不断地革新与突破，逐渐完善的城市基础设施提供了有利的帮助，电动汽车已经成为潜力股，逐步取代传统汽车变为可能。本文从汽车结构出发，结合整车信息传输过程，设计了整车控制器的软硬件结构。 关键词：纯电动汽车；整车控制器；硬件设计；软件设计 纯电动汽车作为新能源汽车的一种，以其清洁无污染、驱动能源多样化、能量效率高等优点成为现代汽车的发展趋势。整车控制器（vehicle control unit，VCU）作为纯电动汽车整车控制系统的中心枢纽，主要实现数据采集和处理、控制信息传递、整车能量管理、上下电控制、车辆部件控制和错误诊断及处理、车辆安全监控等功能。国外在纯电动汽车整车控制器的产品开发中，积极推行整车控制系统架构的标准化和统一化，汽车零部件厂商提供硬件电路和底层驱动软件，整车厂只需要开发核心应用软件，有利的推动了整车行业的快速发展。虽然国内各大汽车厂商基本掌握了整车控制器的设计方案，开发技术进步明显，但是对核心电子元器件、开发环境的严重依赖，所以导致了整车控制器的国产化水平较低。本文以复合电源纯电动汽车作为研究对象，针对电动汽车应有的结构和特性，对整车控制器的设计和开发展开研究。 一、整车控制系统分析与设计 （一）整车控制系统分析 复合电源纯电动汽车整车控制系统主要由整车控制器、能量管理系统、整车通信网络以及车载信息显示系统等组成。首先纯电动汽车整车控制器通过采集启动、踏板等传感器信号以及与电机控制器、能量管理系统等进行实时的信息交互，获取整车的实时数据，然后整车控制器通过所有当前数据对驾驶员意图和车辆行驶状态进行判断，从而进入不同的工况与运行模式，对电机控制系统或制动系统发出操控命令，并接受各子控制器做出的反馈。 保障纯电动汽车安全可靠运行，并对各个子控制器进行控制管理的整车控制器，属于纯电动汽车整车控制系统的核心设备。整车控制器实时地接收传感器传输的数据和驾驶操作指令，依照给定的控制策略做出工况与模式的判断，实现实时监控车辆运行状态及参数或者控制车辆的上下电，以整车控制器为中心通信节点的整车通信网络，实现了数据快速、可靠的传递。 （二）整车控制系统设计 复合电源的结构设计，选择了超级电容与DC/DC串联的结构，双向DC/DC跟踪动力电池电压来调整超级电容电压，使两者电压相匹配。为了车辆驾驶运行安全，同时为了更好地使超级电容吸收纯电动汽车的再生制动能量，在复合电源系统中动力电池与一组由IGBT组成双向可控开关，防止了纯电动汽车处于再生制动状态时，动力电池继续供电，降低再生制动能量的吸收效率。 整车CAN通信网络设计，由整车控制器（VCU）、电机控制器（motor control unit，MCU）、电池管理系统（battery management system，BMS）、双向DC/DC控制器以及汽车组合仪表等控制单元（Electronic Control Unit，ECU）组成了复合电源纯电动汽车的整车通信网络。 二、整车控制器硬件设计及软件设计 （一）整车控制器结构设计 整车控制器的硬件结构根据其基本的功能需求进行设计，如图1所示。支持芯片正常工作的微控制器最小系统是整车控制器的核心，基础的信号处理模块，CAN通信与串口通信组成的通信接口模块，以及LCD显示等其他模块分别作为它的各大功能模块。 图1 整车控制器硬件结构图 （二）整车控制器硬件设计 从功能上可以把整车控制器分为6个模块。 1）微控制器模块：本设计选用美国德州仪器公司TI的数字信号处理芯片TMS320F2812为主控芯片，负责数据的运算及处理，控制方法的实现，是整车控制器的控制核心。此芯片运算速度快，控制精度高的特点基本满足了整车控制器的设计需求。TMS320F2812的最小系统主要由DSP主控芯片、晶振电路、电源电路以及复位电路组成。 2）辅助电源模块：由于整车控制器的控制系统中用到多种芯片，所以需要设计辅助电源电路为各个芯片提供电源，使其正常工作，因此输出电平有多种规格。采用芯片LM317、LM337可分别产生+5V和－5V的供电电压。 3）信号调理模块：输入整车控制器的踏板信号是1～4.2V模拟电压信号，TMS320F2812的12位16通道的A/D采样模块输入的信号范围为0～3.0V，因此需要对踏板输入的模拟电压信号进行相应的调理运算，以满足DSP的A/D采样电平要求。选用德州仪器的OPA4350轨至轨运算放大器，在输入级采用RC低通滤波电路与电压跟随电路以滤除干扰信号，减小输入的模拟信号失真。开关信号先经RC低通滤波电路滤除高频干扰，再作为电压比较器LM393的正端输入，电压比较器的负端输入接分压电路，将LM393的输出引脚外接光耦芯片，在起到电平转换作用的同时，进一步隔离干扰信号，提高信号的安全性与可靠性。 4）通讯模块：TMS320F2812具有一个eCAN模块，支持CAN2.0B协议，可以实现CAN网络的通讯，但是其仅作为CAN控制器使用。选用3.3V单电源供电运行的CAN发送接收器SN65HVD232D，其兼容TMS320F2812的引脚电平，用于数据速率高达1兆比特每秒（Mbps）的应
郑州科技学院 《模拟电子技术》课程设计 题目温度控制器 学生姓名 专业班级 学号 院（系）信息工程学院 指导教师 完成时间 2015年12月31日
郑州科技学院 模拟电子技术课程设计任务书 专业 14级通信工程班级 2班学号姓名 一、设计题目温度控制器 二、设计任务与要求 1、当温度低于设定温度时，两个加热丝同时通电加热，指示灯发光； 2、当水温高于设定温度时，两根加热丝都不通电，指示灯熄灭； 3、根据上述要求选定设计方案，画出系统框图，并写出详细的设计过程； 4、利用Multisim软件画出一套完整的设计电路图，并列出所有的元件清单； 5、安装调试并按规定格式写出课程设计报告书. 三、参考文献 [1]吴友宇.模拟电子技术基础[M]. 清华大学出版社,2009.52~55. [2]孙梅生.电子技术基础课程设计[M]. 高等教育出版社,2005.25~28. [3]徐国华.电子技能实训教程[M]. 北京航空航天大学出版社,2006.13 ~15. [4]陈杰,黄鸿.传感器与检测技术[M].北京:高等教育出版社,2008.22~25. [5]翟玉文等.电子设计与实践[M].北京:北京中国电力出版社,2005.11~13. [6]万嘉若,林康运.电子线路基础[M]. 高等教育出版社,2006.27 ~29. 四、设计时间 2015 年12月21 日至2015 年12 月31 日 指导教师签名： 年月日
本设计是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、使用寿命长、具有一定的实用性等优点的温度控制电路。本文设计了一种温度控制器电路，该系统采用模拟技术进行温度的采集与控制。主要由电源模块，温度采集模块，继电器模块组成。 现代社会科学技术的发展可以说是突飞猛进，很多传统的东西都被成本更低、功能更多、使用更方便的电子产品所替代，本课程设计是一个以温度传感器采用LM35的环境温度简易测控系统，用于替代传统的低精度、不易读数的温度计。但系统预留了足够的扩展空间，并提供了简单的扩展方式供参考，实际使用中可根据需要改成多路转换，既可以增加湿度等测控对象，也能减少外界因素对系统的干扰。 首先温度传感器把温度信号转换为电流信号，通过放大器变成电压信号，然后送入两个反向输入的运算放大器组成的比较器电路，让电位器来改变温度范围的取值，最后信号送入比较器电路，通过比较来判断控制电路是否需要工作。此方案是采用传统的模拟控制方法，选用模拟电路，用电位器设定给定值，反馈的温度值与给定的温度值比较后，决定是否加热。 关键词：温度传感器比较器继电器
单片机原理与应用 课程设计报告 电动车控制器 专业班级：电气工程及其自动化xxx班姓名： 时间： 2010.3.3—3.19 指导教师：xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 2010年 3 月19日
基于单片机的电动车控制器 一．设计要求 （一）基本功能 1.显示：实时显示电瓶的电量；车速 2.线性调速功能： 要求采用传统的手把调速方式（通过线性霍尔传感器），此处对霍尔器件的电压处理要求利用压频转换来代替A/D转换。 3.具备完善的保护功能： 如过载保护、欠压保护、短路保护和防飞车等功能。 （二）扩展功能 1．可增加实时的总里程显示 2．速度具有一定的记忆功能 二．计划完成时间三周 1．第一周完成软件和硬件的整体设计，同时按要求上交设计报告一份。 2．第二周完成软件的具体设计和硬件的制作。 3．第三周完成软件和硬件的联合调试。
目录 1引言 (1) 2总设计方案 (1) 2.1设计思路 (1) 2.2单片机介绍 (1) 2.3设计框图 (1) 3设计原理分析 (2) 3.1硬件设计 (2) 3.1.1最小系统 (2) 3.1.2时速控制电路 (3) 3.1.3驱动电路 (4) 3.1.4过流、欠压保护电路 (4) 3.1.5刹车保护 (4) 3.1.6显示电路 (5) 3.2软件设计 (5) 3.2.1主程序流程 (5) 4结束语 (6) 参考文献 (7) 符录1 (8) 符录2 (9)
基于单片机控制的电动车控制器 电气072班李占业 摘要：本系统由单片机系统、显示系统、驱动系统和数模转换系统组成。通过按键来控制单片机，通过P1口输出的具有时序的方波作为电动车的控制信号，使电动车的里程与转速发生变化，达到对电动车控制的目的。该设计具有结构简单、可靠性高、使用方便、可以实现较复杂的控制、具有较大的灵活性和适应性等特点。 关键词：电动车单片机ADC0809 A44E 1 引言 电动车控制器是用来控制电动车电机的启动、运行、进退、速度、停止以及电动车的其它电子器件的核心控制器件，它就象是电动车的大脑，是电动车上重要的部件。微型计算机的出现给人类生活带来了根本性的变化，使现代科学研究发生了质的飞跃，单片机技术的出现给现代生活带来了一次新的技术革命。本设计主要是设计一个由单片机控制的电动车控制器系统，操作者可通过系统的按钮控制电动车的旋转速度电量和里程。同时为了可以直观的看出电动车的运行状态，其旋转速度和当前电量可以在数码管上显示出来。 2 总体设计方案 2.1 设计思路 根据电动车的工作原理可以知道，电动车控制器是通过霍尔速度转把采集信号，然后通过数模转换将信号传给单片机，利用单片机控制输出用改变功率管控制信号PWM的方法来控制电动车的转速，用霍尔元件A44E安装在车轮上，车轮每转一圈霍尔器件就会给单片机一个脉冲，单片机根据这个脉冲的频率来计算车速并用数码管显示出来，另外为了保护电池当电池电压下降到一定程度的时候要有警示电路（用普通发光二极管警示）。并且要设计配套的刹车保护、欠压保护、过流保护等保护电路。 2.1.1 单片机的选用 单片计算机即单片微型计算机。（Single-Chip Microcomputer ）,是集CPU ,RAM ,ROM ,定时，计数和多种接口于一体的微控制器。随着科学技术的发展，越来越多的智能化产品都用到了单片机。他体积小，成本低，功能强，广泛应用于智能产品和工业自动化上。而51 单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。本设计选用常见的AT89S51。 2.1.2 电动车电机的选用 目前电动车电机普遍采用永磁直流电机。所谓永磁电机，是指电机线圈采用永磁体激磁，不采用线圈激磁的方式。这样就省去了激磁线圈工作时消耗的电能，提高了电机机电转换效率，这对使用车载有限能源的电动车来讲，可以降低行驶电流，延长续行里程。本设计也选用此永磁直流电机。 2.1.3设计框图
目录 1.原理电路的设计 (11) 1.1总体方案设计 (11) 1.1.1简单原理叙述 (11) 1.1.2设计方案选择 (11) 1.2单元电路的设计 (33) 1.2.1温度信号的采集与转化单元——温度传感器 (33) 1.2.2电压信号的处理单元——运算放大器 (44) 1.2.3电压表征温度单元 (55) 1.2.4电压控制单元——迟滞比较器 (66) 1.2.5驱动单元——继电器 (88) 1.2.6 制冷部分——Tec半导体制冷片 (99) 1.3完整电路图 (1010) 2.仿真结果分析 (1111) 3 实物展示 (1313) 3.1 实物焊接效果图 (1313) 3.2 实物性能测试数据 (1414) 3.2.1制冷测试 (1414) 3.2.2制热测试 (1818) 3.3.3性能测试数据分析 (2020) 4总结、收获与体会 (2121) 附录一元件清单 (2222) 附录二参考文献. (2323)
摘要 本课程设计以温度传感器LM35、运算放大器UA741、NE5532P及电压比较器LM339 N为电路系统的主要组成元件，扩展适当的接口电路，制作一个温度控制系统，通过室温的变化和改变设定的温度，来改变电压传感器上两个输入端电压的大小，通过三极管开关电路控制继电器的通断，来控制Tec制冷片的工作。这样循环往复执行这样一个周期性的动作，从而把温度控制在一定范围内。学会查询文献资料，撰写论文的方法，并提交课程设计报告和实验成品。 关键词：温度；测量；控制。
Abstract This course is designed to a temperature sensor LM35, an operational amplifier UA741，NE5532P and a voltage comparator LM339N circuit system of the main components. Extending the appropriate interface circuit, make a temperature control system. By changing the temperature changes and set the temperature to change the size of the two input ends of the voltage on the voltage sensor, an audion tube switch circuit to control the on-off relay to control Tec cooling piece work. This cycle of performing such a periodic motion, thus controlling the temperature in a certain range. Learn to query the literature, writing papers, and submitted to the curriculum design report and experimental products. Key words: temperature ; measure ;control
声明： *此文章是基于51单片机的微秒级延时函数，采用12MHz晶振。 *此文章共包含4个方面，分别是延时1us，5us，10us和任意微秒。前三个方面是作者学习过程中从书本或网络上面总结的，并非本人所作。但是延时任意微秒函数乃作者原创且亲测无误。欢迎转载。 *此篇文章是作者为方便初学者使用而写的，水平有限，有误之处还望大家多多指正。 *作者：Qtel *2012.4.14 *QQ:97642651 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------序： 对于某些对时间精度要求较高的程序，用c写延时显得有些力不从心，故需用到汇编程序。本人通过测试，总结了51的精确延时函数(在c语言中嵌入汇编)分享给大家。至于如何在c 中嵌入汇编大家可以去网上查查，这方面的资料很多，且很简单。以12MHz晶振为例，12MHz 晶振的机器周期为1us，所以，执行一条单周期指令所用时间就是1us，如NOP指令。下面具体阐述一下。 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1.若要延时1us，则可以调用_nop_();函数，此函数是一个c函数，其相当于一个NOP指令，使用时必须包含头文件“intrins.h”。例如： #include
电动汽车用整车控制器总体设计方案
目次 1 文档用途 (1) 2 阅读对象 (1) 3 整车控制系统设计 (1) 3.1 整车动力系统架构 (1) 3.2 整车控制系统结构 (2) 3.3 整车控制系统控制策略 (3) 4 整车控制器设计 (4) 5 整车控制器的硬件设计方案 (5) 5.1 整车控制器的硬件需求分析 (5) 5.2 整车控制器的硬件设计要求 (6) 6 整车控制器的软件设计方案 (7) 6.1 软件设计需要遵循的原则 (7) 6.2 软件程序基本要求说明 (7) 6.3 程序中需要标定的参数 (7) 7 整车控制器性能要求 (8)
整车控制系统总体设计方案 1 文档用途 此文档经评审通过后将作为整车控制系统及整车控制器开发的指导性文件。 2 阅读对象 软件设计工程师 硬件设计工程师 产品测试工程师 其他相关技术人员 3 整车控制系统设计 3.1 整车动力系统架构 如图1所示，XX6120EV纯电动客车采用永磁同步电机后置后驱架构，电机○3通过二挡机械变速箱○4和后桥○5驱动车轮。车辆的能量存储系统为化学电池（磷酸铁锂电池组○8），电池组匹配电池管理系 统（Battery Management System，简称BMS）用以监测电池状态、故障报警和估算荷电状态（State of Charge，简称SOC）等，电池组提供直流电能给电机控制器○2通过直-交变换和变频控制驱动电机运转。 整车控制器○1（Vehicle Control Unit，简称VCU）通过CAN（Control Area Network）和其它控制器联接，用以交换数据和发送指令。该车采用外置充电机传导式充电，通过车载充电插头利用直流导线联接充电 机○9，充电机接入电网。 ○1整车控制器○2电机控制器○3交流永磁同步电机○4变速箱○5驱动桥 ○6车轮○7电池管理系统○8磷酸铁锂动力电池组○9外置充电机○10电网连接插座 图1 整车动力系统架构简图
摘要 在日常生活及工农业生产中，对温度的检测及控制时常显得极其重要。因此，对数字显示温度计的设计有着实际意义和广泛的应用。本文介绍一种利用单片机实现对温度只能控制及显示方案。本毕业设计主要研究的是对高精度的数字温度计的设计，继而实现对对象的测温。测温系数主要包括供电电源，数字温度传感器的数据采集电路，LED显示电路，蜂鸣报警电路，继电器控制，按键电路，单片机主板电路。高精度数字温度计的测温过程，由数字温度传感器采集所测对象的温度，并将温度传输到单片机，最终由液晶显示器显示温度值。该数字温度计测温范围在-55℃~+125℃，精度误差在±0.5℃以内，然后通过LED数码管直接显示出温度值。数字温度计完全可代替传统的水银温度计，可以在家庭以及工业中都可以应用，实用价值很高。 关键词：单片机：ds18b20：LED显示：数字温度. Abstract In our daily life and industrial and agricultural production, the detection and control of the temperature, the digital thermometer has practical significance and a wide range of applications .This article describes a programmer which use a microcontroller to achieve and display the right temperature by intelligent control .This programmer mainly consists by temperature control sensors, MCU, LED display modules circuit. The main aim of this thesis is to design high-precision digital thermometer and then realize the object temperature measurement. Temperature measurement system includes power supply, data acquisition circuit, buzzer alarm circuit, keypad circuit, board with a microcontroller circuit is the key to the whole system. The temperature process of high-precision digital thermometer, from collecting the temperature of the object by the digital temperature sensor and the temperature transmit ted to the microcontroller, and ultimately display temperature by the LED. The digital thermometer requires the high degree is positive 125and the low degree is negative 55, the error is less than 0.5, LED can read the number. This digital thermometer could
单片机一些常用的延时与中断问题及解决方法 延时与中断出错，是单片机新手在单片机开发应用过程中，经常会遇到的问题，本文汇总整理了包含了MCS－51系列单片机、MSP430单片机、C51单片机、8051F的单片机、avr单片机、STC89C52、PIC单片机…..在内的各种单片机常见的延时与中断问题及解决方法，希望对单片机新手们，有所帮助！ 一、单片机延时问题20问 1、单片机延时程序的延时时间怎么算的？ 答:如果用循环语句实现的循环，没法计算，但是可以通过软件仿真看到具体时间，但是一般精精确延时是没法用循环语句实现的。 如果想精确延时，一般需要用到定时器，延时时间与晶振有关系，单片机系统一般常选用 2 MHz、12 MHz或6 MHz晶振。第一种更容易产生各种标准的波特率，后两种的一个机器周期分别为1 μs和2 μs，便于精确延时。本程序中假设使用频率为12 MHz的晶振。最长的延时时间可达216=65 536 μs。若定时器工作在方式2，则可实现极短时间的精确延时；如使用其他定时方式，则要考虑重装定时初值的时间（重装定时器初值占用2个机器周期）。 2、求个单片机89S51 12M晶振用定时器延时10分钟，控制1个灯就可以 答：可以设50ms中断一次，定时初值，TH0=0x3c、TL0=0xb0。中断20次为1S，10分钟的话，需中断12000次。计12000次后，给一IO口一个低电平（如功率不够，可再加扩展），就可控制灯了。 而且还要看你用什么语言计算了，汇编延时准确，知道单片机工作周期和循环次数即可算出，但不具有可移植性，在不同种类单片机中，汇编不通用。用c的话，由于各种软件执行效率不一样，不会太准，通常用定时器做延时或做一个不准确的延时，延时短的话，在c中使用汇编的nop做延时 3、51单片机C语言for循环延时程序时间计算，设晶振12MHz，即一个机器周期是1us。for(i=0,i<100;i++) for(j=0,j<100;j++) 我觉得时间是100*100*1us=10ms，怎么会是100ms 答： 不可能的，是不是你的编译有错的啊