简易智能电动车控制系统设计
简易智能电动车控制系统设计
摘要
AT89S52单片机是一款八位单片机，它的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。现在，单片机已广泛地应用在智能仪器仪表、机电设备过程控制、自动检测、家用电器和数据处理等各个方面。随着单片机的发展以及它在各种复杂的控制系统、智能化系统中的广泛应用，它将渗透到生产和生活的各个领域。本设计的理论设计方案、调试方法、测试数据分析方法及设计中的特色与创新.点等对自动运输机器人、家用清洁机器人、灭火机器人等自主及半自主机器人的设计与实现有一定的参考意义。
本文介绍了基于AT89S52单片机，利用红外传感器检测道路上的障碍，控制电动小车的自动避障，用PMW调速方式控制车子快慢速行驶，以及自动停车，并可以自动记录和显示时间、里程和速度，自动寻迹、检测铁片、发出声光信息和寻光功能。整个系统的电路逻辑结构简单，可靠性能高，实现功能强大。本文着重介绍了该系统的组成、硬件配置、软件设计、工作原理、功能以及技术性能。
本设计的特色就在于它利用AT89S52作为中心芯片对外部进行控制，在外部信号采集后经LM324电压比较器后能够给单片机输入稳定的高低电平，在小车行驶动力采用L293芯片具有足够的驱动力，选LCD1602做为显示器增加了本设计的显示功能，改变了传统的LED显示信息量小的局限性。
关键词：AT89S52单片机电动小车PMW调速红外传感器自动避障LM324
L293 LCD1602
目录
1 前言 (1)
1.1 本论文的主要工作 (1)
1.2 预期目标 (2)
2 系统设计可行性分析 (2)
2.1 总体方案 (2)
2.2 电源模块方案 (2)
2.3 智能车驱动方案 (3)
2.4 直流调速方案 (3)
2.5 检测放大器方案 (4)
2.6 检测黑线方案 (6)
2.7 检测铁片方案 (6)
2.8 避障方案 (6)
2.9 寻光方案 (6)
2.10 停车方案 (7)
2.11 行车距离检测方案 (7)
2.12 声音提示方案 (8)
2.13 显示部分 (8)
2.14 系统工作原理 (8)
2.15 本章小结 (9)
3 系统硬件电路 (9)
3.1 电源电路 (9)
3.2 驱动电路 (10)
3.3 检测电路 (11)
3.3.1 黑线检测 (11)
3.3.2 铁片检测 (11)
3.3.3 障碍物检测 (12)
3.4 单片机最小电路 (12)
3.5 声光电路 (13)
3.6 显示电路 (13)
3.7 系统总电路图 (16)
3.7 本章小结 (17)
4 系统软件电路 (17)
4.1 系统软件设计说明 (17)
4.2 软件流程图 (17)
4.3 本章小结 (29)
5 硬件电路的制作与调试 (30)
5.1 电路板的制作 (30)
5.1.1 电路图的绘制 (30)
5.1.2 制作电路板 (30)
5.2 电路板的焊接 (31)
5.2.1 手工焊锡要点 (31)
5.2.2 焊锡操作要领 (31)
5.3 电路的调试 (31)
5.3.1 测试方法与仪器 (31)
5.3.2 电源模块调试 (32)
5.3.3 单片机模块调试 (32)
5.3.4 检测模块调试 (32)
5.4 本章小结 (34)
6 结论 (34)
致谢 (35)
参考文献 (36)
英文摘要 (37)
附录
成绩评定表
1 前言
随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的研究，可见其研究意义很大。新一代单片机为外部提供了相当完善的总线结构，为系统的扩展与配置打下了良好的基础。
单片机的应用在于实现计算机控制。而在线控制应用方面，由于计算机身处系统之中，因此对计算机有体积小、功耗小、成本低以及控制功能强等要求，对这些要求真可谓是非单片机莫属了。现在单片机的应用日益广泛深入，诸如在智能仪器仪表、家用电器和军事设备的智能化以及实时过程控制等方面，单片机都扮演着越来越重要的角色，具有广阔的应用前景。从上述可以看出，单片机应用的意义绝不限于它的功能，以及所带来的经济效益上。更重要的意义在于单片机的应用正从根本上改变着传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分控制功能，现在已能使用单片机通过软件方法实现了，这种以软件取代硬件并能提高系统性能的控制技术，称之为微控制技术。这标志着一种全新概念的建立。
综观近三十年的发展过程，单片机正朝多功能、多选择、高速度、低功耗、低价格、扩大存储容量和加强I/O功能及结构兼容方向发展。预计其今后的发展趋势有以下几个方面：
（1）微控制器的CPU核仍以CISC为主，但向RISC演化
（2）提升指令执行速度
（3）集成大容量片上FLASH存储器，实现ISP、IAP
（4）普遍使用混合信号(数字-模拟相混合)集成技术
（5）增加可联网的外设接口
（6）追求低电压、低功耗、低价位、LPG(少腿芯片)
本设计就采用了比较先进的AT80S52为控制核心，AT80S52采用CHOMS工艺，功耗很低。该设计具有实际意义，可以应用于考古、机器人、医疗器械等许多方面。尤其是在足球机器人研究方面具有很好的发展前景；在考古方面也应用到了红外传感器进行检测。所以本设计与实际相结合，现实意义很强。
1.1 本论文的主要工作
在现有玩具电动车的基础上，加装红外线传感器、霍尔传感器及金属探测器，实现
对电动车的速度、位置、运行状况的实时测量，并将测量数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电动车的智能控制。
1.2 预期目标
根据设计目的，选出合适的芯片和设计方案，实现设计的智能电动小车能够显示时间、速度、里程，具有自动寻迹、寻光、避障功能，可程控行驶速度、准确定位停车。
2 系统设计可行性分析
2.1 总体方案
方案一：采用各类数字电路来组成小车的控制系统，对外围避障信号，黑带检测信号，铁片检测信号，各路趋光信号进行处理。本方案电路复杂，灵活性不高，效率低，不利于小车智能化的扩展，对各路信号处理比较困难。
方案二：采用AT89S52单片机来作为整机的控制单元。红外线探头采用市面上通用的发射管与及接收。铁片检测采用电感式接近开关TL-Q5MCL检测，黑带采用红外线发射管对光源信号采集，再经过LM324转化为数字信号送到单片机系统处理。此系统比较灵活，采用软件方法来解决复杂的硬件电路部分，使系统硬件简洁化，各类功能易于实现，能很好地满足题目的要求。
比较以上两种方案的优缺点，方案二简洁、灵活、可扩展性好，能达到题目的设计要求，因此采用方案二来实现。
2.2 电源模块方案
由于本系统需要电池供电，我们考虑了如下集中方案为系统供电。
方案一：采用10节1.5V干电池供电，电压达到15V，经7812稳压后给支流电机供电，然后将12V电压再次降压、稳压后给单片机系统和其他芯片供电。但干电池电量有限，使用大量的干电池给系统调试带来很大的不便，因此，我们放弃了这种方案。
方案二：采用3节4.2V可充电式锂电池串联共12.6V经过7812的电压变换后给电机供电，然后将12V电压再次降压、稳压后给单片机系统和其他芯片供电。锂电池的电量比较足，并且可以充电，重复利用，因此，这种方案比较可行。但锂电池的价格过于昂贵，使用锂电池会大大超出我们的预算，因此，我们放弃了这种方案。
方案三：采用12V蓄电池为直流电机供电，将12V电压降压、稳压后给单片机系统和其他芯片供电。蓄电池具有较强的电流驱动能力以及稳定的电压输出性能。虽然蓄电池的体积过于庞大，在小型电动车上使用极为不方便，但由于我们的车体设计时留出了
足够的空间，并且蓄电池的价格比较低。因此我们选择了此方案。
2.3 智能车驱动方案
方案一：采用分立元件组成的平式驱动电路，这种电路可以由单片机直接对其进行操作，但由于分立元件占用的空间比较大，还要配上两个继电器，考虑到小车的空间问题，此方案不够理想。
方案二：采用市面易购的电机驱动芯片L293D，该芯片是利用TTL电平进行控制，对电机的操作方便，通过改变芯片控制端的输入电平，即可以对电机进行正反转操作，很方便单片机的操作，亦能满足直流减速电机的要求。
2.4直流调速方案
方案一：串电阻调速系统。
串电阻调速能简单的实现要求，但是不稳定，在电动车行走时产生大的功耗，影响其他芯片的工作，故放弃此方案。
方案二：静止可控整流器，简称V-M系统。
V-M系统是当今直流调速系统的主要形式。它可以是单相、三相或更多相数，半波、全波、半控、全控等类型，可实现平滑调速。V-M系统的缺点是晶闸管的单向导电性，它不允许电流反向，给系统的可逆运行造成困难。它的另一个缺点是运行条件要求高，维护运行麻烦。最后，当系统处于低速运行时，系统的功率因数很低，并产生较大的谐波电流危害附近的用电设备。
方案三：脉宽调速系统。
采用晶闸管的直流斩波器基本原理与整流电路不同的是，在这里晶闸管不受相位控制，而是工作在开关状态。当晶闸管被触发导通时，电源电压加到电动机上，当晶闸管关断时，直流电源与电动机断开，电动机经二极管续流，两端电压接近于零。脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation），简称PWM。脉冲周期不变，只改变晶闸管的导通时间，即通过改变脉冲宽度来进行直流调速。
与V-M系统相比，PWM调速系统有下列优点：
（1）由于PWM调速系统的开关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用就可以获得脉动很小的直流电流，电枢电流容易连续，系统的低速运行平稳，调速范围较宽，可达1：10000左右。由于电流波形比V-M系统好，在相同的平均电流下，电动机的损耗和发热都比较小。
（2）同样由于开关频率高，若与快速响应的电机相配合，系统可以获得很宽的频带，
因此快速响应性能好，动态抗扰能力强。
（3）由于电力电子器件只工作在开关状态，主电路损耗较小，装置效率较高。
根据以上综合比较，以及本设计中受控电机的容量和直流电机调速的发展方向，本设计采用了PWM方式进行调速，脉宽调速也可通过单片机控制继电器的闭合来实现。2.5 检测放大器方案：
方案一：使用普通单级比例放大电路。其特点是结构简单、调试方便、价格低廉。但是也存在着许多不足。如抗干扰能力差、共模抑制比低等。
方案二：采用差动放大电路。选择优质元件构成比例放大电路，虽然可以达到一定的精度，但有时仍不能满足某些特殊要求。例如，在测量本设计中的光电检测信号时需要把检测过来的电平信号放大并滤除干扰，而且要求对共模干扰信号具有相当强的抑制能力。这种情况下须采用差动放大电路，并应设法减小温漂。但在实际操作中，往往满足了高共模抑制比的要求，却使运算放大器输出饱和；为获得单片机能识别的TTL电平却又无法抑制共模干扰。
方案三：电压比较器方案。电压比较器的功能是比较两个电压的大小，例如将一个信号电压U1和一个参考电压Ur进行比较，在U1>Ur和U1 比较器有各种不同的类型。对它的要求是：鉴别要准确，反应要灵敏，动作要迅速，抗干扰能力要强，还应有一定的保护措施，以防止因过电压或过电流而造成器件损坏。 比较器的特点： （1）工作在开环或正反馈状态。放大、运算电路为了实现性能稳定并满足一定的精度要求，这些电路中的运放均引入了深度负反馈；而为了提高比较器的反应速度和灵敏度，它所采用的运放不但没有引入负反馈，有时甚至还加正反馈。因此比较器的性能分析方法与放大、运算电路是不同的。 （2）非线性。由于比较器中运放处于开环或正反馈状态，它的两个输入端之间的电位差与开环电压放大倍数的乘积通常超过最大输出电压，使其内部某些管子进入饱和区或截止区，因此在绝大多数情况下输出与输入不成线性关系，即在放大、运算等电路中常用的计算方法对于比较器不再适用。 （3）开关特性。比较器的输出通常只有高电平和低电平两种稳定状态，因此它相当与一个受输入信号控制的开关，当输入电压经过阈值时开关动作，使输出从一个电平跳 变到另一个电平。由于比较器的输入信号是模拟量，而它的输出电平是离散的，因此电压比较器可作为模拟电路与数字电路之间的过渡电路。 由于比较器的上述特点，在分析时既不能像对待放大电路那样去计算放大倍数，也不能像分析运算电路那样去求解输出与输入的函数关系，而应当着重抓住比较器的输出从一个电平跳变到另一个电平的临界条件所对应的输入电压值（阈值）来分析输入量与输出量之间的关系。如果在比较器的输入端加理想阶跃信号，那么在理想情况下比较器的输出也应当是理想的阶跃电压，而且没有延迟。但实际集成运放的最大转换速率总是有限的，因此比较器输出电压的跳变不可能是理想的阶跃信号。电压比较器的输出从低电平变为高电平所须的时间称为响应时间。响应时间越短，响应速度越快。 减小比较器响应时间的主要方法有： （1）尽可能使输入信号接近理想情况，使它在阈值附近的变化接近理想阶跃且幅度足够大。 （2）选用集成电压比较器。 （3）如果选用集成运放构成比较器，为了提高响应速度可以加限幅措施，以避免集成运放内部的管子会进入深饱和区。具体的措施多为在集成运放的两个输入端并联二极管。如图1电压比较器电路所示。 图1电压比较器电路 在本设计中，光电传感器只输出一种高低电平信号且伴有外界杂波干扰，所以我们尝试采用了一种滞回比较器。简单电压比较器结构简单，而且灵敏度高，但它的抗干扰能力差，也就是说如果输入信号因受干扰在阈值附近变化，则比较器输出就会反复的从一个电平跳到另一个电平。如果用这样的输出电压控制电机或继电器，将出现频繁动作或起停现象。这种情况，通常是不允许的。而滞回比较器则解决了这个问题。滞回比较器有两个数值不同的阈值，当输入信号因受干扰或其他原因发生变化时，只要变化量不超过两个阈值之差，滞回比较器的输出电压就不会来回变化。所以抗干扰能力强。综上比较选择方案三。 2.6 检测黑线方案 方案一：采用发光二极管发光，用光敏二极管接收。由于光敏二极管受可见光的影响较大，稳定性差，故不用此方案。 方案二：利用红外线发射管发射红外线，红外线二极管进行接收。采用红外线发射，外面可见光对接收信号的影响较小，再用射极输出器对信号进行隔离。本方案也易于实现，比较可靠，因此采用方案二。 此套红外发射管固定在底盘前沿，贴近地面。正常行驶时，发射管发射红外光照射地面，光线经白纸反射后被接收管接收；电动车经过黑线时，发射端发射的光线被黑线吸收，接收端接收不到反射光线，由此引起电压变化，再经电压比较器处理，输出信号经单片机处理控制车子转向。 2.7 检测铁片方案 方案一：采用电涡流原理自制的传感器，取才方便，但难以调试，输出信号也不可靠，成功率比较低，难以准确输出传感信息。 方案二：采用市面易购的电感式接近开关，本系统采用市面比较通用电感式接近开关TL-Q5MCL完成铁片检测的任务。虽然电感式接近开关占的体积大，对本设计是可以接受的，且输出信号较可靠，稳定性好，受外界的干扰小，故采用方案二。 2.8 避障方案 方案一：采用超声波避障，超声波受环境影响较大，电路复杂，而且地面对超声波的反射，会影响系统对障碍物的判断。 方案二：采用红外线避障，利用单片机来产生38KHz信号对红外线发射管进行调制发射，发射出去的红外线遇到避障物的时候反射回来，红外线接收管对反射回来信号进行解调，输出TTL电平。此方案虽价格比较便宜，但外界对红外信号有一定的干扰。 方案三：集成F&G公司的DR-100N光电开光，工作距离合适，稳定，受外界环境影响小，结构简单，故采用此方案。 2.9 寻光方案 方案一：在小车前面装上几个光电开关，通过不同方向射来的光使光电开关工作，从而对小车行驶方向进行控制，根据光电开关特性，只有当光达到一定强度时才能够导通，因此带有一定的局限性。 方案二：在小车前面装上参数一致的光敏电阻，再通过比较电路转换成数字量送入单片机，单片机再对读入的数据进行处理，对外围进操作。对方案一、二进行比较，方 案二硬件稍为复杂，但能够对不同强度的光进行采集以及比较，操作灵活，所以采用方案二。 2.10 停车方案 方案一：利用红外线发射管发射红外线，红外线二极管进行接收。当车子到达终点的时候，发射管检测到黑线，电路电平发生变化，再输入单片机处理，控制车子停车。此方案需要车子后退一段距离，而且之前的黑线也回对其造成一定得影响。 方案二：一个连接有光敏电阻的比较电路，当靠近车库的时候，光敏电阻达到一定得变化，从而输出电平变化，再经单片机控制小车停。此方案稳定性高，故采用。 2.11 行车距离检测方案 方案一：由于红外检测具有反应速度快、定位精度高，可靠性强故采用红外光电码盘测速方案。具体电路同图2行车距离检测电路所示。 图2 行车距离检测电路 红外测距仪由测距轮，遮光盘，红外光电耦合器及凹槽型支架组成的。测长轮的周长为记数的单位，最好取有效值为单一的数值，精度根据电动车控制的需要确定。测距轮安装在车轮上，这样能使记数值准确一些。遮光盘有一缺口，盘下方的凹形物为槽型光电耦合器，其两端高出部分的里面分别装有红外发射管和红外接收管。遮光盘在凹槽中转动时，缺口进入凹槽时，红外线可以通过，缺口离开凹槽红外线被阻挡。由此可见，测距轮每转一周，红外光接收管均能接收到一个脉冲信号经过整形器后送入计数器或直接送入单片机中。 测距原理：将光栅安装在电机轴上，当电机转动时，光栅也随之转动，同时安装在光栅一侧的红外发光二极管点亮，在光栅的另一侧设有红外三极管，用于接收红外发光二极管发出的红外线信号。由于光栅随电机高速转动，则红外线三极管接收到的就是一系列脉冲信号。将该信号传输到89S52单片机的内部计数器计数，根据预先实测的数据 换算关系即可计算出电动机车的行车距离。 方案二：采用霍尔传感器测距与测速，使用霍尔器件检测磁场的方法极为简单，将霍尔器件做成各种形式的探头，放在被测磁场中，因霍尔器件只对垂直于霍尔片的表面的磁感应强度敏感，因而必须令磁力线和器件表面垂直，通电后即可由输出电压得到被测磁场的磁感应强度。每次车轮转动一周探头和磁片垂直一次，霍尔传感器将检测到的信号传递给单片机，单片机将小车转动的次数记录下来，小车车轮的周长测试后写入单片机程序后，小车行驶的距离就等于转动的次数与周长的乘积，因单片机有计数功能，故可测试小车开始运动到停止时的时间间隔，由此可以知道小车的行驶速度。 综上所述，由于霍尔传感器原理简单易行，经济实惠，设计要求的精度不高，采用霍尔传感器既简化电路结构又能达到设计要求，故采用了霍尔传感器作为测距装置。霍尔传感器原理图3所示。 图3霍尔传感器原理 2.12 声音提示方案 方案一：采用DS1420可分段录放音模块，能够给人以直观的提示，但DS1420录放音模块价格比较高，也可以采用此方案来处理。 方案二：采用蜂鸣器，在一定程度上能满足要求，而且易于实现，成本也不高，故采用方案二。 2.13 显示部分 方案一：采用LED七段数码管，驱动电路比较复杂，占用单片机资源较多，不容易调试。 方案二：采用LCD显示，用单片机可实现显示数据，容易驱动，故采用LCD显示。 2.14 系统工作原理 简易智能电动车采用AT89S52单片机进行智能控制。开始由手动启动小车，并复位，当经过规定的起始黑线，由红线线传感器检测，通过单片机控制小车开始记数显示并避 障、调速；系统的自动避障功能通过DR-100N传感器正前方检测，由单片机控制实现；在电动车进驶过程中，用光敏电阻确定停车位置，采用PWM脉宽调制技术，以提高系统的静动态性能；采用动态共阴显示行驶时间和里程。系统原理图如图4所示。 图4 系统原理图 2.15 本章小结 本章通过比较，从技术可行性，性能，电路布局和经济使用等方面综合考虑各个模块方案，得出了各个模块的最佳方案，不同方案功能几乎都可以实现，但是本着经济适用的原则，最终选定了本文所使用的方案，使整辆车的开发费用降到最低。 3 系统硬件电路 系统的硬件电路由六部分组成，分别是：电源电路、驱动电路、检测电路、显示电路、单片机最小系统、信号电路。以下对这六个电路详细描述。 3.1电源电路 系统电路采用L7805和L7812三端稳压管对电源进行稳压，输出的5V给芯片和红外提供电压，12V为电机、TL-Q5MCL和DR-100N提供足够电压。如图5所示，L7805与L7812的接法一样，输入电压与地、输出电压与地分别接电容滤波和去耦。 图5 电源电路图 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 电动汽车驱动电机匹配设计 目录 1 概述 (1) 2 世界电动汽车发展史 (2) 3 电驱动系统的基本要求 (5) 3.1电驱动系统结构 (5) 3.2电机的基本性能要求 (6) 4 电动汽车基本参数参数确定 (7) 4.1电动汽车基本参数要求 (7) 4.2 动力性指标 (7) 5 电机参数设计 (7) 5.1 以最高车速确定电机额定功率 (7) 5.2 根据要求车速的爬坡度计算 (8) 5.3 根据最大爬坡度确定电机的额定功率 (9) 5.4 根据额定功率来确定电机的最大功率 (9) 5.5 电机额定转速和转速的选择 (9) 6 传动系最大传动比的设计 (10) 7 电机的种类与性能分析 (11) 7.1 直流电动机 (11) 7.2交流三相感应电动机 (11) 7.3 永磁无刷直流电动机 (11) 7.4 开关磁阻电动机 (12) 8 电机的选择 (13) 9 电机其他选择与设计 (15) 9.1 电机形状位置设计 (15) 9.2 电机冷却设计 (15) 10 总结与展望 (17) 10.1 总结 (17) 10.2 问题与展望 (17) 致谢 (18) 参考文献 (19) 1.概述 汽车工业在促进世界经济飞速发展和给人们生活提供便利的同时，又展现出了其双刃剑的另一面，它将能源与环境问题推到了日益尴尬的处境。“能源、环境和安全”成为了21世纪世界汽车工业发展的3大主题。其中，能源与环境问题作为全球面临的重大挑战和制约汽车工业可持续发展的症结所在，更成为重中之重。电动汽车使用电能作为动力能源，而电能具有来源广、清洁无污染等特点。电动汽车被公认为21世纪重要的交通工具。 电动汽车是指汽车行驶的动力全部或部分来自电机驱动系统的汽车，它主要以动力电池组为车载能量源，是涉及机械、电子、电力、微机控制等多学科的高科技技术产品。按照汽车行驶动力来源的不同，一般将电动汽车划分为纯电动汽车（Pure Electric Vehicle，PEV）、混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicle，HEV）、插电式混合动力电动汽车（Plug-in Hybrid Electric Vehicle，PHEV）和燃料电池电动汽车（Fuel Cell Electric Vehicle，FCEV）4种基本类型。 自1881年法国电气工程师Gustave Trouve制造出首辆电动汽车开始，电动汽车经历了曲折起伏的几个发展阶段，其中的决定因素就是动力电池技术和人们 2003年全国大学生电子设计竞赛 简易智能电动车 简易智能电动车（E题） 摘要：简易智能电动车由一个电动玩具车改造而成。系统的控制部分以单片机为核心，通过对前向通道各种传感器信号的采集、处理，较好地实现了后向通道驱动及转向电机的运动控制和相关信息的处理、显示和声光报警。 关键词：电动车，路径跟踪，避障，光源引导 本系统要求设计并制作一个简易智能电动车，其行驶路线示意图如图1所示： 图1 智能电动车行驶路线示意图 1 设计方案包括基本要求，发挥部分及其它创新部分 总电路框图如图2所示： 1．1 基本要求 ① 电动车从起跑线出发（车体不得超过起跑线）、沿宽度为2cm 的黑色引导线到达B 点。在“直道区”铺设的白纸下沿引导线埋有1~3块宽度为15cm 、长度不等的薄铁片。电动车检测到薄铁片时，立即发出声光指示信息，并实时存储、显示在“直道区”检测到的薄铁片数目。 ② 电动车到达B 点后进入“弯道区”，沿圆弧引导线到达C 点（也可脱离圆弧引导线到达C 点）。C 点下埋有边长为15cm 的正方形薄铁片，要求电动车到达C 点检测到薄铁片后在C 处停车5秒，停车期间发出断续的声光信息。 ③ 电动车在光源的引导下，通过障碍区进入停车区并到达车库。电动车必须在两个障碍物之间通过且不得与其接触。 跑线 ④电动车完成上述任务后立即停车，全程不得超过90秒，行驶时间达到90秒时立 即自动停车。 图2 系统总体框图 1．2 发挥部分和创新部分 ①电动车在“直道区”行驶过程中，我们存储并显示出了每个薄铁片（中心线）至起跑线间的距离。 ②电动车进入停车区域后，能准确驶入车库中。 ③停车后，能准确显示全程行驶时间及成功或完成信息。 2 单元电路的方案论证与电路参数计算 2．1 线路跟踪电路 方案一：采用CCD单色摄像头，配计算机主板及图像采集卡。对白背景下，黑线的识别，目前做的比较成熟，效果相当好。但成本高，很难找到合适的载体。 方案二：采用颜色传感器。目前颜色传感器的应用，越来越广泛，效果也可以。但几百元的价格及相对复杂的处理电路，并且还需要光源，所以也不是一个很好的选择。 方案三：采用一左一右两个红外发射接收对管。该传感器不但价格便宜，容易购买，而且处理电路（如图3所示），简单易行，实际使用效果很好，能很顺利地引导小车到达C点。 在该电路中，加比较器LM311的目的，是使模拟量转化为开关量，便于处理。为 电动车定位防盗系统设计方案 。 一、背景 近年来，电动车因小巧方便、节能环保等优点，受到了广大市民的青睐，成为很多人的代步工具。据中国自行车助力车专委会粗略统计，2004年电动车全国保有量为2000万辆;截至2014年，电动车保有量已达2亿辆。近十年时间，电动车的数量增长了10倍。 图1 电动车数量越来越多 . 然而随着电动车数量的增加，电动车安全为题日益凸显，电动车被盗事件频繁。2014年10月，武汉市警察局启动专项行动，全市共收缴来历不明电动车54辆。2016年3月，胶东市9天时间内有26辆自行车失窃。 电动车由于价格不高，普通市民一直对失窃电动车不够重视。造成了电动车盗贼的猖獗。目前，某些电动车制造商、保险公司等部门纷纷推出失窃险业务，更为市民增加了相应的保险开支。 基于上述问题，本方案拟构建电动车的防盗定位追踪系统，保障电动车的安全并能够对被盗自行车进行定位追踪。 二、项目需求 1、价格低廉 随着电动车销量的增加，电动车相应配件的价格逐渐下降导致电动车的价格越来越平民化，定位系统要安装在电动车上，价格不宜太高，定位精度要求不必太精确，1米以内的定位精度即可满足项目需求。 2、功耗低 定位系统的电源来自于电动车蓄电池，定位系统的能耗不能对电动车的续航造成过大的影响，否则很难得到电动车制造商以及使用者的青睐。 3、地下室停车场可用 地下停车场环境复杂、无线信号很难覆盖，克服这一问题拟采用相对定位方式，实现区域定位与绝对定位融合方法。 三、电动车定位技术分析 } 目前的定位导航技术主要分为绝对定位和相对定位方式两种，绝对定位方式主要有北斗和GPS定位、Wifi定位、蓝牙、超宽带定位、Zigbee基站定位法等；相对定位方法有激光、里程计、惯导模块IMU，视觉导航等方法。 1、北斗和GPS定位 全球定位系统的导航方式是一种绝对式的导航方式，但是目前单GPS定位精度误差较大，存在漂移现象严重，较高精度的差分GPS定位精度可以达到厘米级定位，精度虽高，但是价格昂贵，不适合低价的电动车采用。目前淘宝等商家已出售如电动车、摩托车定位追踪器，采用插入手机流量卡的方式与用户手机 简易智能电动车 简易智能电动车设计报告目录 一. 方案比较.选择与论证--------------------------------------------页码1 二. 系统总体方案设计-------------------------------------------------页码2 1.系统总体结构设计及说明-----------------------------------页码2 2. 系统硬件详细设计.理论分析和计算.详细电路图--页码3 3. 系统软件功能设计.理论分析和计算.各程序框图--页码8 4. 软硬件分别调试.联合调试--------------------------------页码11 三. 测试仪器与测试试验方法--------------------------------------页码12 开发.实验及测试仪器--------------------------------------页码12 四. 测试数据及测试结果分析计算--------------------------------页码13 五. 特色与创新点讨论.设计总结--------------------------------页码13 六. 附录（操作说明.元器件清单.程序清单.参考文献等）---------------------------------------------------------------------页码14 摘要本系统按要求制作了一个 简易智能电动车，它能实现的功能是：从起跑线出发，沿引导线到达B点。在此期间检测到铺设在白纸下的薄铁片，并同时发出声光指示信息，实时存储.显示在“直道区”检测到的薄铁片数目。电动车到达B点以后进入“弯道区”，沿圆弧引导线到达C 点，能够检测C点下正方形薄铁片，并在C点处停车5秒，停车期间发出断续的声光信息。之后继续行驶，在光源的引导下，利用超声传感器传来的信号通过障碍区进入停车区并到达车库。最后，电动车完成上述任务后能够立即停车，全程行驶时间小于90秒。 并附加其他功能。 另外系统中传感器电路额外加入了单片机便于89C51单片机在之后的运行中检测四周电路，减小89C51负担。 软件方面：因为，会，利用传感器在检测到某物体时输出信号发生特定变化这种规律，让单片机只对此类信号有所反应，大大减少了处理数据，算法，从而加快了系统的反应速度。 一.方案比较.选择与论证根据题目要求，有两种解决方案。 1.精确定时法这种方案主导思想是在对电动车直线.转弯行驶速度以及行程的准确把握基础上利用单片机定时来使电动车顺利通过直道区.弯到区.障碍区并且最终到达车库。 缺点：供电电压不稳定，易导致小车车速不稳定，则距离不好控制；另外路线固定不变，不能应对意外事件，而且想要准确 电动汽车控制系统设计设计 摘要 在当前全球汽车工业面临金融危机和能源环境问题的巨大挑战的情况下，发展电动汽车，利用无污染的绿色能源，实现汽车能源动力系统的电气化，推动传统汽车产业的战略转型，在国际上已经形成了广泛共识。 本课题以电动汽车他励电机控制器为例，以实现电动汽车的加、减速，起、制动等基本功能以及一些特殊情况下的处理。以开发出高可靠性、高性能指标、低成本并且具有自主知识产权的电动汽车电机驱动控制系统为目的。主要包括硬件电路板的设计，以及驱动系统的软件部分的仿真调试。 在驱动系统硬件设计中，这里主控制芯片采用ATMEL公司的ATmega64芯片。功率模块采用多MOSFET并联的方 37 式，有效的节约了成本。电源模块采用基于UC3842的开关电源电路。选用IR 公司的IR2110作为驱动芯片，高端输出驱动电流可到1．9A，低端输出驱动电流可到2.3A，能够提供7个MOSFET并联时驱动电流。对于电流检测模块，本文没有采用电流传感器或者是康铜丝,而是采用了一种基于MOSFET管压降的电流检测电路，这种方式即节约了成本也保证了检测精度。 驱动系统的软件设计中，主要实现的功能为：开关量的检测处理，故障检测，串口通讯，励磁、电枢控制，报警功能等。针对他励电机电动汽车的控制特性，提出了节能控制算法和最大转矩控制算法，用于提高电动汽车的续航里程和加速性能。 他励直流电动机驱动系统能够很 37 好的运行在电动汽车上，性能可靠、结构简 单，并且节约了成本，使电动汽车的性价比大大提高，有利于电动汽车的普及。 关键词：电动汽车，ATmega64，他励直流电机，PID模糊控制 37 简易智能电动车E62 设计报告 目录 一、方案比较、选择与论证--------------------------------------------页码1 二、系统总体方案设计-------------------------------------------------页码2 1、系统总体结构设计及说明-----------------------------------页码2 2、系统硬件详细设计、理论分析和计算、详细电路图--页码3 3、系统软件功能设计、理论分析和计算、各程序框图--页码8 4、软硬件分别调试、联合调试--------------------------------页码11 三、测试仪器与测试试验方法--------------------------------------页码12 开发、实验及测试仪器--------------------------------------页码12 四、测试数据及测试结果分析计算--------------------------------页码13 五、特色与创新点讨论、设计总结--------------------------------页码13 六、附录（操作说明、元器件清单、程序清单、参考文献等） -----------------------------------------------------------------------页码14 摘要 本系统按要求制作了一个简易智能电动车，它能实现的功能是：从起跑线出发，沿引导线到达B点。在此期间检测到铺设在白纸下的薄铁片，并同时发出声光指示信息，实时存储、显示在“直道区”检测到的薄铁片数目。电动车到达B点以后进入“弯道区”，沿圆弧引导线到达C点，能够检测C点下正方形薄铁片，并在C点处停车5秒，停车期间发出断续的声光信息。之后继续行驶，在光源的引导下，利用超声传感器传来的信号通过障碍区进入停车区并到达车库。最后，电动车完成上述任务后能够立即停车，全程行驶时间小于90秒。 并附加其他功能。 另外系统中传感器电路额外加入了单片机便于89C51单片机在之后的运行中检测四周电路，减小89C51负担。 软件方面：因为，会，利用传感器在检测到某物体时输出信号发生特定变化这种规律，让单片机只对此类信号有所反应，大大减少了处理数据，算法，从而加快了系统的反应速度。 一、方案比较、选择与论证 根据题目要求，有两种解决方案。 1、精确定时法 中国电动车经过十几年的发展，已成为人们不可缺少的交通工具。但事实上，一直以来电动车被盗案件居高不下，且呈日益上升趋势，已成为人们反映强烈、严重影响社会治安形势的热点问题。 其盗窃案件具有危害对象范围广、犯罪活动性强、打击难度大的特点，在科技上从源头遏制案件发生，解决实际问题已经刻不容缓。 目前是物联网时代，许多新型科技快速发展，给人们的现代生活带来很大的不同。物联网电动车防盗系统便是其中之一。 物联网电动车防盗系统的作用就在于可以使电动车实现“车、物、人”的无缝对接，起到定位防盗作用，从而有效遏制盗窃电动车案件的发生，使安保部门可以获得更多失窃车辆、嫌疑人线索，充分发挥职能作用，加大对电动自行车盗窃案件的侦破力度，以点带线、以线带面，力争破获一批盗窃电动自行车犯罪案件、抓获一批犯罪嫌疑人。 物联网电动车防盗系统建设，其实是在发挥出物联网电动车防盗系统建设工程的优势；可以进行全面宣传推广物联网电动车防盗系统的应用，将物联网管控范围放大，降低电动车被盗风险；要不断提升打防能力，充分发挥“科技手段”在维护社会治安中的优势功能。 建设物联网电动车防盗系统可以解决好电动车安全问题，预防和减少电动车盗窃案件的发生，提高案件侦破率、提升公众安全感和满意度。 目前，在公司的销售反馈中，电动车防盗系统已见很大成效，其中包括：绍兴:使用前后，电动车被盗的破案率由5 %升为60.9 %。 温州: 2015年前全市3万多起案件，2015年后下降到6千移起,下降幅度达到72.9%，2016年下降32.9%。40 0万辆电动车接近"0”案率。永康:共15.5万辆，”两车”发案同比下降43 %，利用物联网技术破获盗窃"两车”案件235起，打掉团伙21个，抓获盗窃”两车”嫌疑人221 人(刑拘7 5人),追回被盗“两车”332辆。 如有电动车防盗系统需求，可以考虑咨询专业公司。 杭州任联科技有限公司专注于物联网、大数据技术为基础的安防产品和解决方案的研发，能够为客户提供成熟的电动车智能防盗解决方案,老人、小孩及特殊人员定位,有源标签资产管理等解决方案,立体打造智慧城市安防体系。目前公司已经成功为多个城市提供电动车防盗系统全套解决方案，短时间内就已取得实效。若有相关需求，欢迎来电咨询。 毕业设计(论文) 课题名称基于单片机智能小车设计 学生姓名 学号 系、年级专业信息工程系08电子科学与技术 指导教师 职称讲师 2012年5月13日 摘要 智能作为现代的新发明，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作，不需要人为的管理，可应用于科学勘探等等的用途。智能电动车就是其中的一个体现。本次设计的简易智能电动车，采用AT89S52单片机作为小车的检测和控制核心；采用金属感应器TL-Q5MC来检测路上感应到的铁片，从而把反馈到的信号送单片机，使单片机按照预定的工作模式控制小车在各区域按预定的速度行驶，并且单片机选择的工作模式不同也可控制小车顺着S形铁片行驶；采用霍尔元件A44E检测小车行驶速度；采用1602LCD实时显示小车行驶的时间，小车停止行驶后，轮流显示小车行驶时间、行驶距离、平均速度以及各速度区行驶的时间。本设计结构简单，较容易实现，但具有高度的智能化、人性化，一定程度体现了智能。 关键词：智能车；AT89S52；单片机；金属感应器；霍尔元件；1602LCD ABSTRACT Smart as a modern invention, the direction of development in the future, he can in an environment where automatic operation in accordance with the pre-set pattern, no human management can be applied to the use of scientific exploration. Smart electric car is one of expression. The simplicity of the design of intelligent electric car, using A T89S52 MCU core as the detection and control of the car; metal sensor TL-Q5MC to detect the way the sensor to the iron plates, so that the feedback signal to send to the microcontroller, so that microcontroller in accordance with predetermined operating mode to control the car traveling in the regions according to a predetermined speed, and the operating mode selected by the microcontroller to control the car traveling along the S-shaped iron plates; Hall element A44E detect car speed; using 1602LCD real-time display car traveling car to stop driving, take turns to car travel time, travel distance, average speed and velocity zone traveling time. This design is simple, more easy to implement, but are highly intelligent, humane, to some extent reflects the intelligent. Keywords: smart car; AT89S52 is; microcontroller; metal sensors; Hall element; 1602LCD 毕业设计 题目：基于单片机的电动车控制系统设计 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期： 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日 单片机课程设计 题目智能小车的设计 学生姓名饶晓东 院（系）机械与电气工程学院 班级 10机械电子工程01班 学号 2010100548 指导老师于祯 完成日期 2013 年 5 月 31 日 南昌工程学院 课程设计（论文）任务书 I、课程设计(论文)题目： 智能小车的设计 II、课程设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求： 通过Intel8253和1298N实现汽车的加速、减速、刹停，并可通过两个电 机的不同转速实现左转和右转等功能 III、课程设计(论文)工作内容及完成时间： 1、查阅资料，确定硬件系统框图组成。（5月20日～5月22日） 2、设计完整电原理图。（5月23日～5月25日） 3、设计软件结构流程框图。（5月26日～5月27日） 4、按流程编写各功能模块程序。（5月28日～5月29日） 5、完成课程设计报告（5月30日～5月31日） Ⅳ 主要参考资料： 1、张俊漠，单片机中级教程－原理与应用北京航空航天大学出版社2002 2、郭天祥，51单片机c语言教程 机械与电气系 10机械电子(本) 专业类 01班 学生：饶晓东 日期：自 2013 年 5 月20 日至 2013 年5 月31 日 指导教师：于祯 助理指导教师(并指出所负责的部分)： 教研室主任 附注:任务书应该附在已完成的课程设计说明书首页。 摘要 智能作为现代的新发明，是以后的发展方向，它可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作，不需要人为的管理，可应用于科学勘探等等的用途。智能电动车就是其中的一个体现。本次设计的简易智能电动车，采用AT89C52单片机作为小车的检测和控制核心；在小车行驶的过程中能够根据不同的要求通过改变PWM 输出改变小车的行驶速度。本设计结构简单，较容易实现，但具有高度的智能化、人性化，一定程度体现了智能。 采用的技术主要有： 1、通过AT89C52自带的定时器设置PWM输出来控制小车的速度； 2、电机驱动芯片L298N控制两个直流电机的转向； 3、数码管显示测量数据 电动车出行十分方便，而且省力。但是电瓶甚至是整车容易被盗一直是大家所痛恨的。目前，发生在社区以及街道周边的电动车盗窃案经常发生，并且处于一种上升趋势，为此很多商家都推出了各式各样的防盗功能，提供一系列的防盗服务。 目前，国产电动车防盗系统已经发展成熟并且以及在各地铺设完毕，收获了很好的效果。所以在选择电动车防盗系统时，其实大可不必迷信外国品牌，选择国产品牌一点也不输进口产品。 国产的优质电动车防盗系统是通过2.45GHz RFID信号基站和车载电子标签通信，远距离采集交通工具信息，并由读卡器实时将信息传送至信息处理平台，由系统平台对信息进行处理和反馈，结合业务流程实现智能化管理。 电动车防盗系统用于电动自行车防盗备案项目。防盗标签间隔广播发送2.45G信号，信号内容包含车辆识别号，及数据安全信息。该标签用工业胶水或3M胶粘贴在电动自行车内部隐蔽处，采用高能电池供电使用寿命超过3年，防潮、防盐雾、防震、抗击打、高温测试。具体功能如下：识别范围： 300米的识别距离，具有自动识别、追踪、定位、收集，无需人工干预； 1、智能化识别：利用RFID有源电子标签，为电动车建立电子身份识别，进一步提高治安信息化系统建设 2、信息管理：对安装改防盗系统的电动车进行登记，相关信息能方便的记录到系统数据库，以备公安局快速查询 3、快速响应：在电动车被盗后1分钟内即可定位，并能实时监控被盗车辆的走向，提前预警围追堵截 4、高性价比：利用物联网RFID超低功耗技术，高性能，低功耗，低成本方 案，一次安装电动车管理时间超3年 5、辅助监控：系统能定点定时的记录车辆的经过，从而非常方便的配合干警调用视频记录。 6、扩展性强：整个城市布满基站，可扩展应用到智障老人防丢，学生下学轨迹查询，公交车到站提醒等。 据此，以上就是电动车防盗标签的具体应用，以及特点，可以很好的应对日常的电动动车失窃后，快速确定被盗车辆位置，找回率很高。对于社区里的人们再也不用担心电动车被盗这样的事情。 所以在选择国产电动车防盗系统时，可以选择文中所提到的这一款，更多详情欢迎点击右侧按钮，进入专业公司官网进行进一步咨询。 杭州任联科技有限公司专注于物联网、大数据技术为基础的安防产品和解决方案的研发，能够为客户提供成熟的电动车智能防盗解决方案,老人、小孩及特殊人员定位,有源标签资产管理等解决方案,立体打造智慧城市安防体系。目前公司已经成功为多个城市提供电动车防盗系统全套解决方案，短时间内就已取得实效。若有相关需求，欢迎来电咨询。 电动汽车驱动控制系统设计 摘要 驱动系统是电动汽车的心脏，也是电动汽车研制的关键技术之一，它直接决定电动汽车的性能，本文根据异步电动机矢量控制理论，结合电动汽车的实际要求，研究设计基于无速度传感器矢量控制的电动汽车驱动系统。矢量控制通过坐标变换将定子电流矢量分解为转子磁场定向的两个直流分量并分别加以控制，从而实现异步电动机磁通和转矩的解耦控制，已达到直流电动机的控制效果。最后，在Matlab环境中建立了仿真系统，验证了无速度传感器矢量控制系统原理应用于电动汽车驱动系统的可行性。 关键词：电动汽车；驱动系统；异步电动机；无速度传感器矢量控制 ABSTRACT Driving system is the heart of EV and one of the key parts of the vehicle that determines the performance of the EV directly. According to the control technique、the method of induction motor drive system and based on the factual requirement of EV, the speed sensorless vector control was designed in this article. By transforming coordinate, the stator current is decomposing two DC parts which orientated as the rotator magnetic field and controlled respectively, So magnetic flux and torque are decoupled. It controls the asynchronous motor as a synchronous way. Finally, intimation system is established in the environment of Matlab to validate these control arithmetic. The system proved its enormous practical value of application. Key words: EV; Drive system; Induction motor; speed sensorless vector control 系统可以分为四个 基本模块 一片８９Ｃ５２ 作为主机 主从机之间用单片机通信联系 对各模块的实现１．测金属计算路程模块 金属探测使用接近开关 方案一 在小汽车前后各放一个接近开关Ｊ１ 相距为Ｌ Ｊ２探测到金属 片前端的时间是ｔ２ Ｊ２探测到金属片后端的时间 是ｔ４ 则小车的速度为Ｌ／（ｔ２－ｔ１） ｔ１＋Ｌ 由于小车启动时是加速运动方案二 在小车的前端放置一个接近开关 单片机 记下脉冲数和时间 就可以算出小车的平均 速度 光电传感器可以通过两种方法得到脉冲 数 通过黑白对光线的反射强 弱不同产生脉冲 并且经常使用 另一种方法是 按照光电编码盘的原理使 用光电开关进行测速 所以这种方法 也不容易实现安 装也很方便 所以小磁铁的放 置数量是有限的 所以很难实现 精确均匀分布 综合以上方案 我们本着节约的原则没有采用 光电传感器不 方便安装 所以也没有采用 考虑到本题对速度要求 不是太高 ２．电动机驱动调速模块 方案一 在电动机前段加电位器使 之分压减少以降低转速 从 而避免突然加速对系统的冲击 这种方案的缺点是调节转速需 要人工手动调节电位器小 车刹车时由于电容放电不能及时刹车 用单片机控制Ｌ２９８的输 入使之工作在占空比可调的开关状态 电子开关的速度 很快缺点是小车启动 时车轮容 易打滑 我们选择第二 种 根据以往的实践经验我们特别加了一个 时钟模块以统一整个系统的时间 减少因为时 间不统一而出错的几率 ４．主控模块 主控模块是系统的核心 躲避障碍物 跟踪黑线的大致原理是 由于黑线和白纸的反射 系数不同 方案一 采用直流不调制的反射式 红外发射经过电压比较器比较后送入单片机 并且将输出电压规 范到两个标准值 考虑不理想的原因主要是 周围环境光线的干扰 接收器 如果采用带有交流分量的调 制信号另 外 如果使用占空比小的调制信 号瞬时电流 可以很大 基于上述考虑５．躲避障碍物的选择 躲避障碍物有以下两种方案可供选 择 超声波传感 器的原理是 超声波碰到物体反射回超声波传感器 ｔ／２ 计算出小车同障碍物之间的距离 方案二 反射式红外线光电传感器 因为它只在２００３年全国大学生电子设计竞赛一等奖 简易智能电动车（Ｅ题） 图 １ 基于STM32F的电动汽车交流充电桩控制系统设计0 引言 随着全球能源危机的不断加深，石油资源的日趋枯竭以及大气污染、全球气温上升的危害加剧，各国政府及汽车企业普遍认识到节能和减排是未来汽车技术发展的方向，发展电动汽车将是解决这两个难题的最佳途径。我国高度重视电动汽车的发展，国家相继出台了一系列标准来扶持和规范电动汽车的发展。但要实现电动汽车大面积普及我国还有很长的路要走，需要解决的问题还有很多。在最近发布的《节能与新能源汽车产业规划》草案中指出将以纯电动汽车作为主要战略取向。有关专家指出纯电动汽车的发展存在三大瓶颈问题：一是标准的缺失，二是配套政策的不完善，三是基础设施的规划和建设的有序推进。本文所研究的电动汽车交流充电桩作为充电基础设施的一部分对于推进电动汽车的普及具有重要的意义。 1 电动汽车交流充电桩介绍 交流充电桩，又称交流供电装置，是指固定在地面或墙壁，安装于公共建筑(办公楼宇、商场、公共停车场等)和居民小区停车场或充电站内，采用传导方式为具有车载充电机的电动汽车提供人机交互操作界面及交流充电接口，并具备相应测控保护功能的专用装置。交流充电桩采用大屏幕LCD彩色触摸屏作为人机交互界面，可选择定电量、定时间、定金额、自动(充满为止)四种模式充电，具备运行状态监测、故障状态监测、充电分时计量、历史数据记录和存储等功能。充电桩的交流工作电压(220±15%)V，额度输出电流(AC)为32 A(七芯插座)，普通纯电动轿车用交流充电桩充满电大约需要6～8 h，充电桩更适用于慢速充电。交流充电桩一般由桩体、电气模块、计量模块、账务管理模块四部分组成。根据安装方式的不同，桩体可分为落地式和壁挂式两种。落地式充电桩适合在各种停车场和路边停车位进行地面安装；壁挂式充电桩适合在空间拥挤、周边有墙壁等固定建筑物上进行壁挂安装，如地 基于GSM模块电瓶车防盗系统设计 所在院系：通信学院 作者：陈兴兴曾伟胡阿敏 时间：2014-5-25 基于GSM模块电瓶车防盗系统设计 摘要 全球移动通讯系统(GSM)是一种基于全球各地共同使用一个移动电话网络标准的第二代移动通信技术；全球定位系统（GPS）是由空间星座、地面控制和用户设备等三部分构成的能够快速、高效、准确地提供点、线、面要素的精确三维坐标以及其他相关信息的定位系统；本论文基于GSM与GPS电瓶车防盗系统设计和研究，阐述GSM模块防盗系统的主要的系统设计思路、系统设计的元器件和工作模式，其次具体介绍了防盗系统的硬件和软件设计，最后是对本防盗系统的远行调试的结果进行分析和评价，并对该系统的市场应用性进行了评估。关键词：MSP430F149单片机；震动传感器；GSM；GPS；防盗报警；电瓶车 1 引言 由于GSM 网络在全国范围内实现了联网和漫游,具有网络能力强的特点, 利用GSM短信息系统进行无线通信还具有双数据传输功能,性能稳定,为远程数据传送和监控设备的通信提供了一个强大的支持平台。因此利用短信来实现报警是一个非常可行的方案。这个防盗系统运用电动车防盗报警技术和GSM网络移动通信技术集成，借助最可靠、最成熟的GSM移动网络，在车上的系统主机感知到发生被盗时，立即通过GSM移动通信网络及时、准确、有针对性地以最直观的中文短消息形式向车主的手机发送报警短信，直接把电动车的遇险情况反映到车主的手机屏幕上，以便车主在第一时间发觉爱车遇险，从而进行防范。 2 方案设计与论证 2.1 总体方案描述 随着移动通信技术的迅猛发展,利用移动通信技术实现远程控制有着越来越广阔的理论和实践方面的研究价值，基于GSM手机模块的无线遥控控制开关电瓶车防盗系统就是充分利用了移动通信技术，它区别与一般报警系统的最大优点在于它能实现实时双向通信和不受地域范围方面的限制。为了有效地防止电瓶车被盗，基于GSM模块的电瓶车防盗报警系统被运用于电瓶车监控中去整个系统由MSP430F149微控制器，12864液晶显示模块，全球定位系统（GPS）模块，全球移动通信系统（GMS）模块,语音报警模块；振动传感器其振动作用是模拟防盗系统中盗窃过程中电动车产生的振动，当车产生振动时语音报警模块发出报警，单片机立即控制GSM系统向车主发送信息询问是否阻止，车主可以查看GPS准确定位当前车的位置，然后通过GSM系统控制继电器是否正常工作或者强行终止电机的工作确保电动车的安全，总体框图如图2—1所示。 2.2 微处理器模块的比较与论证 根据题目要求，控制器的选择有以下三种方案。 方案一：采用STC89C52 STC公司生产的STC89C52控制简单，应用广泛，但内部资源较少，指令集复杂，且仅有8位运算能力，运算速度较慢。 方案二：红外目标跟踪与无限测温系统采用以ARM为系统控制器采用32位RISC微处理器ARM实现调节装置和风扇控制功能的核心，能完成研究题目的要求，但是ARM不适合多线程操作，另外应用在系统中会使电路和软件设计变得复杂。 智能机器人设计报告 参赛者：庆东肖荣于腾飞 班级：级应用电子技术 指导老师：远明 日期：年月日 一、元器件清单： ，，，，，，，蜂鸣器，光敏电阻，光敏三极管，电阻、电容若干，超亮及普通发光管。二、主要功能： 本设计按要求制作了一个简易智能电动车，它能实现的功能是：从起跑线出发，沿引导线到达点。在此期间检测到铺设在白纸下的薄铁片，并实时存储、显示在“直道区”检测到的薄铁片数目。电动车到达点以后进入“弯道区”，沿圆弧引导线到达点继续行驶，在光源的引导下，利用轻触开关传来的电信号通过障碍区进入停车区并到达车库，完成上述任务后能够立即停车，全程行驶时间越少越好。 本寻迹小车是以有机玻璃为车架，单片机为控制核心，加以减速电机、光电传感器、光敏三极管、轻触开关和电源电路以及其他电路构成。系统由通过口控制小车的前进后退以及转向。寻迹由超亮发光二极管及光敏电阻完成，避障由轻触开关完成，寻光由光敏三极管完成。 并附加其他功能： ．声控启动 ．数码显示 ．声光报警 三、主体设计 车体设计 左右两轮分别驱动，后万向轮转向的方案。为了防止小车重心的偏移，后万向轮起支撑作用。对于车架材料的选择，我们经过比较选择了有机玻璃。用有机玻璃做的车架比塑料车架更加牢固，比铁制小车更轻便，美观。而且裁减比较方便！ 电机的固定采用的是铝薄片加螺丝固定，非常牢固，且比较美观。 轮子方案 在选定电机后，我们做了一个万向轮，万向轮的高度减去电机的半径就是驱动轮的半径。轮子用有机玻璃裁出来打磨光华的，上面在套上自行车里胎，以防止打滑。 万向轮 当小车前进时，左右两驱动轮与后万向轮形成了三点结构，这种结构使得小车在前进时比较平稳。 简易智能电动车 摘要 本简易智能电动车采用简单的人工智能技术，以STC单片机为核心，根据、红外对射、反射传感器、光电传感器以及金属探测传感器所探测到的信号，可以自动寻迹，变速行驶，前轮转动控制，正向逆向行驶，记忆状态，车辆弯道寻迹运行，绕过障碍物行驶，准确进入车库并停车，实时探测金属薄片存储相关信息并发出声光信号，以及测量全程时间、全程路程等功能。 关键词：STC单片机、光电检测器、PWM调速、电动小车 Abstract This simple intelligent electric vehicles using simple artificial intelligence technology, with STC single-chip microcomputer is, according to DuiShe, infrared, reflex, sensors, photoelectric sensor and metal detection sensor detects signal, can automatically tracing, variable speed drive, front wheel turn control, positive drive in the wrong direction, memory state, vehicle corner tracing running around obstructions, driving into the garage and parking, accurate, real-time detect metal chip storage relevant information and send out sound and light signals, and to measure the overall time, distance etc. Function. Keywords: STC photoelectric detector, microcontroller, PWM speed regulation, electric car纯电动汽车整车控制器的设计
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