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目前国内外电动车技术高速发展，欧美许多国家已经将向年长者及残障人士提供电动车作为社会保障体系的一部分，其中是电动车的核心零部件，决定了电动车的稳定性与可靠性。如何保障电控零件的质量稳定性和一致性，是本文研究的重点。
对于的传统测试，大多只测试电路板的电气特性，普遍存在着测试点测试工序繁琐，部分特性很难检测；数据量大，处理困难；人工检测效率低，人为因素加大；产品追溯困难等问题。针对上述不足，本文设计并实现了能对电动车各功能在线自动检测的智能测试系统。该系统能通过控制分析软件的调度[1]，结合模拟负载装置，自动进行功能测试，可以基本消除人为不确定因素。人机界面友好，显示的测试参数丰富，可自动出具测试报告，并将测试结果存在数据库中，留作历史数据记录以待查询。
本文所针对的电动车包括串口通信模块，前后灯及喇叭的控制与故障检测， 速度控制与检测模块，电源控制模块，电机功率驱动等。由于电子元器件本身存在质量缺陷及生产中出现各种工艺问题，将会导致硬件在某方面工作不正常，因此测试系统必须能够检测出硬件的所有问题，并快速定位[2]。输入信号有开关量、模拟量、脉冲量等，输出信号为驱动电机的模拟量，并有双向通信的串口信号。
该智能测试设备由系统电源模块，主PIC18F65J10，通信模块，车灯与喇叭的负载模拟与检测模块，电机信号模拟与反馈检测模块，行驶信号与速度传感器模拟模块组成。测试系统的结构图如图1所示。
电动车是解决世界能源危机、空气污染等重大难题的理想交通工具，是21世纪高科技产品之一。电动车的研制成功，主要取决于车体、蓄电池和驱动系统三大部分，其中驱动系统的优劣对电动车的驾驶性能、续驶里程亦起着重要的作用。开关磁阻电机驱动系统具有许多交、直流电机驱动系统难以比拟的明显优点，是电动车驱动系统中的强有力竞争者。
开关磁阻电机驱动系统（SRD）由开关磁阻电机（SRM或SR电机）、功率变换器、和检测器四个部分组成，是20世纪80年代迅猛发展起来的一种新型调速电机驱动系统。它的结构极其简单坚固，调速范围宽，调速性能优越，而且在整个调速范围内都具有较高的效率，系统可靠性高，是各国研究和开发的热点之一。随着近代电力电子技术和控制技术的发展，SRD产品已广泛或开始应用于电动车驱动等各个领域，呈现强大的市场潜力。
本文主要研究的是以AVR单片机ATmega48为主控芯片的，并根据SR电机的运行原理及两轮电动车的运行特性设计出的电动车。电动车要实现的主要功能如下：
2.定速：当手柄在某一位置停留时间到达6s或6s以上时，电动车进入定速行驶状态。两种情况下可以退出定速状态：转把回归到初始位置再转动或出现刹车时。
3.欠压保护：当蓄电池电压低于42V时，强制制动电机；当蓄电池电压恢复到45V以上再重新开始正常工作。
5.刹车：在硬件上有刹车断电，在软件上，高速刹车时给电机加上制动转矩，低速时依靠机械刹车即可。
SR电机是SRD系统中实现机电能量转换的部件，图1.2为典型SR电机的结构原理。定转子铁心均由普通硅钢片叠压而成，转子上既无绕组也无永磁体，定子各极上绕有集中集中绕组，径向相对极的绕组串联，构成一组，也称一相。本文选用四相8/6级SR电机做为电动车的驱动电机。
SR电机的工作原理遵循“磁阻最小原理”——磁通总是沿磁阻最小的路径闭合。当定子某相绕组通电时，所产生的磁场由于磁力线扭曲而产生切向磁拉力，试图使相近的转子极旋转到其轴线与该定子极轴线对齐的位置，即磁阻最小位置。转子的转向与相绕组的通电方向无关，仅取决于相绕组的通电顺序。若改变相电流的大小，则可改变电机转矩的大小，进而可改变电机转速。
功率变换器是SR电机运行时所需能量的供给者，起控制绕组开通与关断的作用。其主电路结构形式与供电电压、电动机相数及主开关器件的种类有关。本文选用H桥型主电路。
综合处理位置检测器、电流检测器提供的电机转子位置、速度和电流等反馈信息及外部输入的指令，实现对SR电机运行状态的控制，是SRD的指挥中枢，一般由单片机及接口电路等组成。
位置传感器向提供转子位置及速度等信号，使能正确地决定绕组的导通和关断时刻。本文选用光敏式位置检测器。
SRD 系统的控制方式是指电动机运行时控制哪些参数及如何控制，使电动机按规定的工况运行，并保持较高的性能指标。根据SR电机的可控量有加于绕组两端的电压uk、相电流ik、开通角θon和关断角θoff等参数，主要有以下三种控制方式：
加在绕组上的电压一定的情况下，通过改变绕组上主开关的开通角θon和关断角θoff，来改变绕组通电、断电时刻，调节相电流的波形，实现转速闭环控制。
电机低速运行特别是在启动时需对电流峰值进行限制，以避免过大的电流脉冲对功率开关器件及电机造成损坏，采用电流的斩波控制，获得恒转矩的机械特性，将直接选择在每相的特定导通位置对电流进行斩波控制。
电压斩波控制是保持开通角θon、关断角θoff不变的前提下，使功率开关器件工作在脉冲宽度调制（PWM）方式。脉冲周期T 固定，通过调节PWM波的占空比，来调整加在绕组两端电压的平均值，进而改变绕组电流的大小，实现对转速的调节。
为了保证SR电动机的可靠运行，一般在低速（基速以下）时，采用CCC控制（又叫电流PWM控制）；在高速情况下，采用APC控制（也叫单脉冲控制）。
SR电机的机械特性可分为三个区域：恒转矩区、恒功率区、串励特性区（自然特性区），如图1.3所示。在恒转矩区，由于电机转速较低，电机反电动势小，因此需要对电流进行斩波限幅，称为采用电流斩波控制（CCC）方式，也可采用调节相绕组外加电压有效值的电压PWM控制方式；在恒功率区，通过调节主开关管的开通角和关断角取得恒功率特性，称为角度位置控制（APC）方式；在串励特性区，电源电压、开通角和关断角均固定。转速Ω1， Ω2为各特接的临界转速，其中Ω1是SR电动机开始运行于恒功率特性的临界转速，定义为SR电机的额定转速，亦称为第一临界转速，对应功率即为额定功率；Ω2是能得到额定功率的最高转速，恒功率特性的上限，可控条件都达到了极限，当转速再增加时，输出功率将下降，Ω2亦称为第二临界转速。
光电耦合开关可固定在定子上，亦可固定在机壳上。它是一种槽型（U型）结构，其发射器（发光二极管）和接收器（光敏三极管）分别位于U型槽的两侧，并形成一个光轴，当物体经过U型槽且阻断光轴时，光电耦合开关就产生开关信号。
遮光盘固定在转子轴上，与电机同步旋转，它有与转子凸极、凹槽数相等的齿、槽，且齿槽均匀分布。通过遮光盘，使位置检测器导通和关断，产生包含转子位置信息的脉冲信号。电路通电后，可输出两相周期为60。、间隔为15。的脉冲序列，两相位置信号经过逻辑变换，即可用于控制四相绕组的通断。
为了消除干扰，光电耦合开关输出的信号需要经过整形，可采用滞环比较器电路防止边沿抖动，用具有施密特整形功能的非门来整形。光电三极管的通断信号经比较器输出给施密特触发器整形，再经反相器反相输出位置信号S。
本文选用AVR单片机ATmega48为主控芯片， ATmega48单片机不仅具有强大高速的运算处理能力，而且在片内集成了丰富的电机控制部件，如图2.1所示。控制系统主要由以下几个部分组成：
（1）核心微处理器ATmega48：主要功能是输出PWM，根据位置信号输出换相信号，处理电动车的起停、调速运行和保护。
（5）电流检测和保护部分：通过检测主电路上采样电阻的电压得到主电路上的电流，完成保护功能，并将电流和保护信号送至AVR单片机。
电动车靠蓄电池供电，蓄电池的电压为48V，而在控制电路中用到的芯片的工作电压有15V和5V两种，因此需要将48V的电压进行电平转换。用的是三端集成稳压器，该稳压器具有输出电压稳定、内置保护功能、体积小、性价比高、工作稳定可靠等特点。
随着电动车运行，蓄电池的电压会不断下降，当下降到一定值的时候如果还继续使用电动车将会导致蓄电池放电过深，严重损害蓄电池的寿命，因此设计了一个电源电压采样电路，如图2.2所示。48V电源电压经过电阻分压到5V以下的，分压后的电压信号经RC滤波线路输入到单片机的ADC口。二极管1N4148的作用是将输入信号的最高电压钳制在VCC+0.5V左右，单片机再根据该电压信号适时的进行欠压保护。
如图2.3所示为系统功率变换器电路。电解电容对整流电路的输出起到滤波和吸收电流回馈作用。R1为合闸时的充电电阻，以防止合闸时浪涌电流对滤波电容有过大的电流冲击。当电机起动后，开关闭合，将R1从电路中切除。R是采样电阻，用于电流环控制和硬件过流保护。
由于单片机输出的换相信号电流不足以驱动MOSFET，所以需要另加驱动，采用集成电路芯片IR2103驱动MOSFET。IR2103的线 转子位置信号处理电路
。由SR电机内部位置传感器传来的两路位置信号经过光耦TLP521隔离，然后经过施密特反相器整形传给AVR单片机，其中一相传给捕捉单元的CAP1引脚，单片机片内的计时器T/C1会记录下该捕获信号的时刻，与上一次捕获信号的时刻相比较就能得出这一小段时间内的平均速度，由于时间间隔很短，因此可视为该时刻的瞬时速度。
光耦TLP521的隔离作用能有效的去除干扰信号，而当无光耦隔离时，AVR单片机会把很多干扰信号误当成位置信号，以至于速度计算不正常，所以光耦隔离单元必不可少。
从采样电阻上采样电压经过放大后，一方面得到的Iback输入单片机AVR单片机的ADC口，实现电流环闭环控制和软件过流保护；另一方面经过一个比较器，实际电流信号和设定电流上限值比较，若实际电流超过设定电流上限，则比较器输出低电平信号OC，OC与PWM信号和换相信号相与，如果OC出现低电平，则MOSFET都不会被导通，当电流下降到电流上限以下后，OC恢复高电平，MOSFET又会受PWM信号控制而导通，从而实现限流的作用，达到硬件过流保护的目的。
软件程序主要包括以下几个子程序：主程序、初始化子程序、换相子程序、刹车中断服务子程序、事件捕捉中断服务子程序和ADC转换结束中断服务子程序。按需要实现的功能分，软件部分可分为以下几个模块：位置检测模块、换相控制模块、AD采样模块、双闭环控制模块、刹车控制模块、过流保护模块、欠压保护模块和定速巡航模块。这些功能模块都是通过中断服务程序来实现的。
初始化主要是对硬件系统进行初始化，硬件系统的初始化包括引脚的初始化、定时器/计数器T/C1的初始化、定时器/计数器T/C2的初始化、ADC的初始化和看门狗初始化。
主程序流程图如图3.1所示。程序开始运行时，先对单片机里的硬件进行初始化，当手柄拧动的时候，单片机通过ADC采样信号获得给定速度，从而进行电动车控制操作，同时根据位置信号的电平给出各相的导通信号。
ATmega48管脚有电平变化中断的功能，即引脚上的任何电平变化都会引起中断。本系统有两个位置信号，将它们接在有此功能的I/O管脚上，并将其设置为引脚电平变化中断的功能模式，这样只要电机转动有一相位置信号发生了变化，系统就会触发中断，然后该服务中断程序根据这两个位置信号电平的值来给各相对应的MOSFET导通信号。这两个位置信号与各相导通信号的关系如图2.7所示。
SRD调速系统最主要的特点是以转速值为给定量，并使电动机转速跟随给定量。为了使系统具有良好的调速性。
