自充電電動(dòng)車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)論文
隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，人們環(huán)保的意識(shí)不斷增強(qiáng)，電動(dòng)車在生活中的作用將越來越廣。電動(dòng)車的技術(shù)不斷成熟，產(chǎn)品的質(zhì)量提高，售后服務(wù)的完善，使電動(dòng)自行車成為代步工具的理想選擇，同時(shí)電池的重量減輕，使用壽命延長，容量增大，一次充電續(xù)行里程增加也成為電動(dòng)車發(fā)展面臨的主要問題之一，本課題為解決這一問題，提出了一種自動(dòng)切換電動(dòng)車供電和充電的系統(tǒng)模塊，該系統(tǒng)可以充分利用下坡慣性和剎車減速時(shí)損耗的能源，對電池充電，從而延長電動(dòng)車的續(xù)航里程。
1 自充電電動(dòng)車控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)主要由單片機(jī)、傾角傳感器模塊、剎車檢測電路，液晶顯示屏、按鍵等組成，傳感器模塊主要是測量小車車身傾斜的`角度然后反饋給單片機(jī)，并由液晶顯示電路實(shí)時(shí)顯示出來。剎車檢測電路是檢測到小車是否處于剎車(用按鍵電路模塊控制開關(guān)按鈕來代替)狀態(tài)。充電切換電路即小車處于剎車狀態(tài)或傾斜達(dá)到一定的角度之后切斷供電電路，進(jìn)入自充電狀態(tài)。
2 系統(tǒng)的硬件電路
2.1 傾角傳感器及傾角測量電路
傾角傳感器理論基礎(chǔ)就是牛頓第二定律，通過感知地球重力加速度在其測量軸上的分量大小, 對載體傾斜角度的反應(yīng)，產(chǎn)生相應(yīng)變化的電信號(hào)，從而測量出物體角度信息，本設(shè)計(jì)選擇的是MMA7260 是電容式加速度傳感器，采用了信號(hào)處理、單級低通濾波器和溫度補(bǔ)償技術(shù)，通過測量車身傾斜的角度來計(jì)算角速度，從而判斷是否切斷供電電路，其輸出口連接在單片機(jī)上，并由單片機(jī)控制量程的選擇和是否進(jìn)入休眠模式。該模塊是從三個(gè)立體角度測量角度，是輸出更有效更準(zhǔn)確。它也可以通過休眠模式使本模塊在不工作是能節(jié)省能源。這個(gè)模塊還提供500μA 的低功耗。通過4 個(gè)控制和三個(gè)輸出，使得這個(gè)模塊的測量性能更好，低碳節(jié)能的效果更加明顯，是一個(gè)十分理想的電路。
2.2 單片機(jī)選擇
本設(shè)計(jì)的原理與結(jié)構(gòu)比較簡單，用單片機(jī)STC12C5A60AD就足夠滿足本設(shè)計(jì)所需要的各種資源。STC12C5A60AD 采用宏晶最新第六代加密技術(shù)，超強(qiáng)抗干擾、抗靜電，體積小，占用空間少，芯片兼容51 單片機(jī)功能，內(nèi)部有自帶ADC，可以直接轉(zhuǎn)換傾角傳感器傳出的模擬量。
2.3 剎車檢測電路
剎車也是一種能量轉(zhuǎn)換過程，如果能利用好這能量，可以很大程度上幫助在提高我們對電動(dòng)車電池利用的時(shí)間，已達(dá)到更低碳更環(huán)保的效果。因此本系統(tǒng)設(shè)計(jì)該部件來檢測車輛是否在剎車狀態(tài)。
2.4 充電切換電路模塊
當(dāng)系統(tǒng)檢測到車輛處于下坡狀態(tài)或者是剎車狀態(tài)時(shí)，就會(huì)切換該電路進(jìn)入自動(dòng)充電狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)了從機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)換，提高了能源的利用，從而使電動(dòng)車的電池使用時(shí)間更長，達(dá)到更節(jié)能環(huán)保。
2.5 充電液晶顯示電路
本系統(tǒng)選擇了1602 液晶作為實(shí)時(shí)顯示測量角度，該模塊能夠同時(shí)顯示16x02 即32 個(gè)字符(16 列2 行)，其通常有14 條引腳線或16 條引腳線的LCD，多出來的2 條線是背光電源線VCC(15 腳) 和地線GND(16 腳)，其控制原理與14 腳的LCD完全一樣。
3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
軟件主要由主程序和系統(tǒng)初始化子程序，角度測量檢測子程序，按鍵控制子程序，液晶顯示子程序等組成。首先對系統(tǒng)進(jìn)行初始化，進(jìn)行實(shí)時(shí)角度測量，然后判斷小車是否進(jìn)入了剎車狀態(tài)，若處于剎車狀態(tài)，則斷開供電電路，進(jìn)入充電狀態(tài)，并在液晶上顯示出來，如果不是在剎車狀態(tài)，則判斷傾角是否大于閾值，如果大于，則同樣斷開供電電路，進(jìn)入充電狀態(tài)，并在液晶上顯示。
調(diào)用AD 轉(zhuǎn)換子程序，同時(shí)調(diào)用按鍵控制子程序，當(dāng)AD轉(zhuǎn)換里又出來值或是按鍵控制有值出現(xiàn)，就表示有信號(hào)進(jìn)入，LED 燈亮，進(jìn)入充電狀態(tài)，充電控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控再調(diào)用液晶顯示子程序顯示結(jié)果。
4 結(jié)論
本設(shè)計(jì)介紹了一種節(jié)能自充電電動(dòng)車控制系統(tǒng)，并給出了硬件和軟件的設(shè)計(jì)方案及電路，設(shè)計(jì)的傾角測量具有測量精度較高，處理速度快，控制簡單方便，實(shí)際測量范圍為0--60°，測量精度在±2°內(nèi)。很好實(shí)現(xiàn)了自充電檢測和控制功能，有較強(qiáng)的應(yīng)用推廣前景。
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