基于ATmega8的新型电动自行车调速控制系统设计

　　1 引言

　　当前，随着保护环境、节约能源的呼声日益高涨?无污染、能源可多样化配置的新型交通工具引起了人们的普遍关注，同时也得到了极大的发展，电动自行车便是其中之一?1?。它以蓄电池发出的电能作为驱动能源，以电动机作动力，具有无废气污染、“零排放”、无噪音、轻便美观等特点?特别适合在人口较集中的大中城市中使用。但目前市场上的电动自行车还存在着一些不够完善的地方，尤其是电机控制方面有待于进一步提高。本文根据无刷直流电机的原理，利用美国Atmel公司2002年推出的一款新型AVR高档单片机ATmega8作为主控芯片设计了一种无刷直流电机调速控制系统，该系统具有硬件结构简单、软件设计灵活、适用面广、价格低廉等优点?具有一定的实用价值。

　　2 ATmega8芯片简介

　　ATmega系列单片机承袭了AVR系列中AT90所具有的特点? 并增加了更多的接口功能? 而且在省电性、稳定性、抗干扰性及灵活性方面都更加周全和完善。ATmega8属于ATmega系列单片机(ATmega16/ATmega32/ATmega64/ATmega128)的一个子集, 其内部集成了较大容量的存储器和丰富的硬件接口电路, 并且在软件上能有效支持C高级语言及汇编语言。

　　ATmega8是一款采用低功耗CMOS工艺生产的基于AVR RISC(精简指令集)结构的8位单片机。AVR单片机的核心是将32个工作寄存器和丰富的指令集连接在一起, 所有的工作寄存器都与ALU(算术逻辑单元)直接相连, 可在一个时钟周期内用一条指令同时访问(读写)2个独立的寄存器。这种结构可提高代码效率,使得大部分指令的执行时间仅为一个时钟周期，故可达到将近1MIPS/MHz的性能, 运行速度比普通单片机高出10倍。ATmega8的主要性能特点如下:

　　(1)高性能、低功耗的8位AVR微控制器。采用先进的RISC精简指令集结构;有130条功能强大的指令, 大多数为单周期指令;内含32个8位通用工作寄存器;工作在16MHz时指令处理速度为16MIPS。

　　(2)片内集成了较大容量的非易失性程序和数据存储器。8k字节的Flash程序存储器的 可擦写次数大于10000次;512个字节E2PROM的擦写次数至少可达100000次;支持在线编程(ISP)和在应用编程(IAP);带有可编程的程序加密位。

　　(3)丰富强大的外部接口。带有2个带预分频的8位定时/计数器、1个带预分频的16位定时/计数器;3个PWM 通道?可实现任意16位以内相位和频率可调的PWM 脉宽调制输出;6通道A/D转换;一个I2C串行接口、一个可编程的USART接口、一个支持主/从、收/发的SPI同步串行接口;带片内RC振荡器的可编程看门狗定时器;片内模拟比较器。

　　(4)具有特殊的微控制器性能。内含可控制的上电复位延时电路和可编程的欠电压检测电路;芯片内部和外部共有18个中断源;5种休眠模式(空闲、ADC噪声抑制、省电、掉电、待命)。