基于MCU的电动自行车控制系统的研究与设计开题报告

1. 研究目的与意义

研究背景：

从1831年法拉第发现电磁感应现象到第一台直流电机被成功研制，这以后电机就开始逐渐被应用于各个领域。有刷直流电动机作为最早的电动机广泛应用于工农业生产的各个领域，但直流电动机的机械电刷和换向器因强迫性接触，造成其结构复杂、可靠性差、火花、噪声等一系列问题，影响了直流电动机的调速精度和性能。

科学技术的飞速发展，带来了半导体技术的飞跃，开关型晶体管的研制成功为创造新型的无刷直流电动机带来生机。现今，无刷直流电机集电机、变速机构、检测元件、控制软件和硬件于一体，形成为新一代的电动调速系统。现代无刷直流电机都是以永磁励磁的。所以永磁材料的研究与发展从某种程度上来说对无刷直流电机的发展起着至关重要的作用，微电子技术更是将无刷直流电机的专用控制集成电路与电子电路更好的结合起来。无刷直流电机具有最优越的调速性能，主要表现在：调速方便（可无级调速），调速范围宽，低速性能好（起动转矩大，起动电流小），运行平稳，噪音低，效率高，应用场合从工业到民用极其广泛。如电动自行车、电动汽车、电梯、抽油烟机、豆浆机、小型清污机、数控机床、机器人等。由于无刷直流电机具有这些优点，因此在2004年的国际电机会议上提出了有刷电机将被无刷电机取代这一发展趋势。我国目前是世界最大的永磁体（生产无刷电机的主要原材料）生产供应基地，中国还将要成为全球最大的无刷电机生产国。随着汽车工业的快速发展，车用小功率电机的需求增长带动了以永磁无刷直流电机为主体的车用小功率电机的兴起，我国正在成为世界电动汽车制造业的主要供应用。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：

本设计采用pic16f72实现对电动自行车用无刷直流电机的设计，速度控制环节部分采用开环控制，但要根据mosfet输出电流的大小确定pwm信号输出。整个系统主要由电压检测电路、电流检测电路、霍尔位置检测电路、驱动信号预处理电路、功率驱动电路、过流保护电路等构成。该设计不仅要实现电动自行车正常使用时应具备的基本性能，还要通过增加欠压检测电路、过流保护电路、同步整流电路等措施来提升电机运行可靠性与稳定性，使电动自行车用无刷直流电机具备更持久的生命力。

预期目标：

3. 研究的方法与步骤

（1）查阅直流无刷电机、单片机等相关资料，研究论文要求，熟悉整个系统的功能、组成及工作原理；

（2）以pid为控制方法，以ir2103为驱动芯片，用霍尔传感器检测转子位置，确定系统总体结构，设计控制电路。绘制整个控制过程的总体流程图；

（3）设计硬件电路，包括直流电源模块、调速和刹车输入模块、功率驱动模块、功率输出模块、智能控制模块；

4. 参考文献

［1］肖金球．单片机原理与接口技术[m] ．北京：清华大学出版社，2004

［2］郑学坚,周斌．微型计算机原理及应用[m]．北京：清华大学出版社,2005

［3］彭为．单片机典型系统设计实例精讲．北京：电子工业出版社，2006

5. 计划与进度安排

1、1月16日~3月15日

写开题报告，根据设计任务书收集资料，拿出设计方案；

2、3月16日~3月31日