电动滑板车控制器
随着滑板运动在欧美乃至世界范围内的流行，一种更新奇、更刺激的动力滑板车很快得到了人们的喜爱。

除了在欧美，电动滑板车在我国也有很好的市场发展前景，滑板车已成为中国一个新兴的庞大产业。

1.控制器的工作原理
电动滑板车控制器是滑板车的核心部件, 它的任务是在驾驶者的控制下, 高效率地将蓄电池的能量转化为电动机的动能。

控制器的优劣直接影响到整车调速的平滑性、响应的快速性等。

2.1控制器的基本结构框图控制器采用AT89C51作为核心控制元件,由电压取样、电流取样、电机驱动电路、温度测量电路和A/D转换电路等部分组成。

如图
1所示。

图1 电动滑板车控制器的系统框图
2.1 控制器的电源电路。

电动滑板车用两组12V的蓄电池为直流电机供电，从电池中间抽出12V的电源给MOSFET开关管、LM358、霍尔手柄供电。

12V再经7805稳压成5 V给单片机供电。

电路如图2所示。

图2 电源电路
2.2电压、电流测量电路
电路如图所示，电池电压经电阻R2, R3分压后送至ADC0809的IN0引脚,转换成数字量再换算成电压值，当电池电压小于21V时，使P2.0脚接的红色发光二极管闪烁提醒用户电量不足,并由软件关闭PWM输出,达到保护电池的目的。

额定电压为DC24V，额定功率为200W的永磁式直流电机，效率以80％计算，其额定电流为10A左右。

控制器的限流值设定为电机额定工作电流的2.5倍，即25A。

当电流达到限流值时，减小输出PWM的占空比,从而减小电机电流,实现对电机的限流保护。

电机电流的大小通过康铜丝电阻R1(0.01Ω)两端的压降来反映,经放大器LM358（电压增益为10）放大后送至ADC0809的IN1引脚，转换成数字量。

2.3 温度测量电路
当控制器处于非正常状态或电动车处于长期过载运行时，控制器的温度会升高，温度过高会使控制器损坏。

为了防止控制器温度过高，当控制器温度达到一定值时，减小输出PWM的占空比，减少控制器输出电流，以防止温度继续上升。

温度测量由数字式温度传感器DS18B20直接与单片机的P2.1口连接，实现温度的测量。

电路如图所示
2.4 AD转换电路
霍尔调速手柄、电压取样值、电流取样值均通过8位ADC0809转换成数字量后，输入单片机内进行处理。

2.5 刹车断电路
刹车时刹车开关闭合,单片机P2.2引脚由高电平变为低电平,此时关闭PWM输出。

若刹车松开时,调速手柄不在初始位,则软件控制PWM脉冲宽度逐渐增加,使速度逐渐加快,提高驾驶的舒适性,即所谓的软启动功能。

2．6速度控制工业上直流电机使用的电子开关元件为MOSFET，图3为直流电机PWM调速的电路图，其中直流电机是以额定电压为DC24V，额定功率为200W的永磁式直流电机为考虑对象。

MOSFET元件使用IRF540,其额定电压为100V，漏极电流36A，属于电压驱动型开关。

控制IRF540开的电压电位必须高于8V以上。

采用集电极开路的OC门TTL集成电路来驱动。

为了保证能有足够高的电平驱动MOSFET，并使它导通，把上拉电阻接到+12电源上。

PWM信号经过7407缓冲后直接控制IRF540的栅极。

当PWM的信号为1时，IRF540的栅极输入高电平，开关管导通，直流电动机电枢绕组两端有电压24V，电机转速增加。

当PWM的信号为0时，开关管截止，直流电动机电枢绕组两端电压为0，转速下降。

图3 控制器电机驱动电路
3．软件设计
电动车的各项功能和主要性能均通过控制器软件来实现。

本控制器的软件设计主要要实现控制器调速、过热保护、电池欠压保护、电机过流保护、刹车断电、软启动等控制功能,其软件框图如图4所示。

软件根据功能进行划分, 按模块化设计, 便于软件调试, 链接。

3、1PWM信号输出
89C51单片机内没有PWM功能模块，只能用软件的方法模拟输出PWM信号。

采用100个机器周期为PWM波形的基本周期（AT89C51采用12MHz的晶体，即PWM 波形的周期为100uS，其频率为10KHz），采用定频调宽的方法。

定时器T0确定PWM波的频率，T1确定高电平的时间，这样改变T1的初值就可以改变占空比。

调速手柄输出的电压经A/D转换后输入单片机，单片机根据输入电压值的大小计
图4 控制器的软件框图
算出PWM信号的占空比。

根据占空比和PWM信号周期计算出T1的初值。

软件模
拟PWM 输出的流程图如图5所示。

参考程序： ;定时器0中断程序 TIME0:
SETB
P3.7
MOV
TH0,#0FFH
MOV TL0,#09BH MOV TH1,30H MOV TL1,31H SETB TR0 SETB
TR1
RETI
; 定时器1中断程序 TIME1: CLR P3.7 图5 软件模拟PWM 输出流程图 CLR TR1
RETI
说明：定时器T1的初值在主程序中计算，并放在30H 和31H 单元。