申报书定稿.docx
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申报书定稿
项目编号：
浙江省大学生科技创新项目
申报书
创新项目名称：
基于DSP的电动自行车控制器的研发
创新项目负责人：
蒲军
学校名称：
台州学院
申报日期：
2009年12月12日
项目类别：
个人项目□团队项目□√
浙江省大学生科技创新活动计划（新苗人才计划）实施办公室制
填写说明
一、申报书要按照要求，逐项认真填写，填写内容必须实事求是，表达明确严谨。
二、格式要求：
申报书中各项内容以Word文档格式填写，表格中的字体为小四号仿宋体，1.5倍行距；表格空间不足的，可以扩展或另附纸张；均用A4纸双面打印，于左侧装订成册。
三、申报书由所在学校领导审查、签署意见并加盖公章后，一式三份（均为原件），报送浙江省大学生科技创新活动计划（新苗人才计划）实施办公室。
一、项目简介
项
目
概
况
项目名称
基于DSP的电动自行车控制器的研发
项目性质
（）基础研究（√）应用基础研究
项目来源
（）自主立题（√）教师指导选题
起止时间
自2009年12月至2010年12月
项目状况
1、研发阶段√2、中试阶段3、批量（规模）生产（选项打√）
申
请
人
姓名
蒲军
性别
男
出生
年月
1987.8
入学
年月
2007.9
所在
院系
物理与电子工程学院
联系
电话
139********
电子
信箱
pjiorhappy.2008@
项目组
主要成员
姓名
年龄
性别
专业
具体分工
许浙娜
22
女
电气工程及其自动化
硬件电路设计及调试
郑莹颖
22
女
电气工程及其自动化
软件设计及调试
叶泓炜
20
男
电气工程及其自动化
硬件电路设计及调试
陈佳丹
22
女
物理师范
软件设计及调试
项
目
指
导
教
师
姓名:
戴育良
53
性别
男
出生
年月
1955.12
主要研究方向
数字信号处理和嵌入式系统应用
近三年获奖成果：
国家级__等奖___项，省部级__等奖___项
近三年科研经费___1__万元，年均__0.33___万元
项
目
主
要
内
容
简
介
本项目拟以数字信号处理器（DSP）芯片TMS320LF2407为核心来设计电动自行车控制器。
TMS320LF2407将高性能的DSP内核和控制器外设功能集于一身，使用该DSP芯片设计控制器，将有效改善电动自行车的性能，使其更经济、更可靠和更节能。
二、项目的研究目的及意义
1、申请项目的必要性、目的及意义
能源、环保的问题是我国可持续发展的两大课题。
电动车用电能，不燃油不烧汽，可以做到零排放，这是其他的交通工具很难做到的，而且电动车电能的利用率非常高，具有节能的优点。
电动车既节能又环保，这一点符合国家的可持续发展的战略方针，所以电动自行车具有良好的发展前景。
电动自行车控制器主要是控制电动车的转速和对电动自行车的电气系统进行有效的保护。
目前电动自行车控制器有两种类型：
（1）以脉宽调制控制集成电路为核心构成的控制器。
常用的脉宽调制控制芯片有UC3842、TL494、SG3525等，采用这些芯片构成的控制器具有外围电路复杂，可靠性差、智能化程度较低和功能较少等缺点；
（2）以单片机为核心构成的控制器。
目前电动车控制器设计中使用的单片机多是8位单片机，如89C2051单片机等，其片内外设较少，指令运行速度较低，信号处理能力差，所构成的控制器也具有外围电路复杂、可靠性差和功能较少等缺点。
由于这些原因，目前的电动自行车性能受到了限制，开发性能更好的控制器是很有必要的。
本项目拟以美国TI公司生产的数字信号处理器TMS320LF2407为核心来设计电动车控制器。
该芯片是TI公司专门针对电机、逆变器、机器人、数控机床等控制而设计的。
它具有以下特点：
是16位的定点DSP；高达30MIPS的执行速度；片内有高达32K字的Flash程序存储器，2.5K字的数据/程序RAM，544字DARAM，2K字的SARAM；有两个事件管理器模块EVA和EVB，每个均包括如下资源：
两个16位通用定时器，8个16位的脉宽调制（PWM）通道，防止击穿故障的可编程的PWM死区控制，对外部事件进行定时捕获的3个捕获单元，片内光电编码接口电路，事件管理器模块适用于无刷直流电动机等的控制；10位ADC，其特性为：
最小转换时间为500ns、8个或16个多路复用的输入通道、可选择由两个事件管理器来触发两个8通道输入ADC或一个16通道输入ADC；CAN2.0B模块。
由于TMS320LF2407将高性能的DSP内核和控制器外设功能集于一身，所以它成为传统的单片机和昂贵的多片设计的一种廉价替代产品。
采用TMS320LF2407芯片设计的控制器，将具有以下优点：
（1）外围电路简单，可靠性高；
（2）指令运行速度快，可提高控制器的实时控制能力；（3）用编程的方法来模拟无刷电动机的控制逻辑，使用灵活，通过修改程序可适应不同规格的无刷电动机，并且增加功能方便。
（4）由于集成了极为丰富的片内外设，因此由它构成的控制器可以具有更多的功能。
2、项目的背景、主要内容、技术水平及应用范围
（一）项目背景：
近年来，台州的电动自行车产业迅猛发展，在全国电动车产业发展中具有举足轻重的地位，台州市与无锡、天津成为国内三大电动车产业基地。
台州市的电动车生产企业主要集中在黄岩，其次为路桥、临海等地。
黄岩有电动摩托车、电动自行车整车生产企业20多家，年整车销量为50多万辆；电动车装配厂150多家，特别是电动车零配件产业，有塑料厂215家，电动控制器、仪表等配件厂316家，电动车塑配件占全国市场的80%。
目前，台州市政府和企业在战略层面上，统一认识，理清思路，着力自主创新，期望加快推进台州电动车产业集群的升级和转型，实现电动车及零配件产业的跨越式发展。
但是，经过调查我们也看到，台州电动车企业规模较小，研发人员缺乏，尤其缺少控制器的研发人员。
因此我们要利用所学的知识以及我们学校的优势为当地企业的发展做出贡献。
（二）主要内容：
由于直流无刷电动机效率高、使用寿命长，无需保养，噪声小，输出力矩大，是电动自行车的发展方向，所以本项目研发用于控制直流无刷电动机的控制器。
本项目以DSP为核心设计控制器。
研究的主要内容有：
（1）位置信号处理电路的设计
位置信号处理电路应能对无刷电动机位置传感器产生的位置信号进行放大等处理。
本项目首先要研究设计出电路结构简单、工作可靠的位置信号处理电路。
（2）驱动电路和功率场效应管输出电路的设计
DSP产生的驱动信号送到驱动电路，由驱动电路对驱动信号进行放大、电平移位，达到上、下臂功率场效应管所需的驱动电平。
优化驱动电路的设计使其可靠地形成一定时序且幅度适当的驱动信号，也是本项目研究的一个重要内容。
（3）保护电路的设计
保护电路主要有欠压保护和过流保护等，其性能的优劣直接影响控制器和电动车的寿命。
利用DSP的强大功能，优化保护电路的设计，使之可靠地工作。
（4）DSP与外围各部分电路的接口设计
在设计控制器各部分电路的同时要统筹考虑它们与DSP的接口问题，设计出合理的接口电路，使DSP能够可靠地获取外部信号并将DSP产生的控制信号可靠地传递给外部电路，同时减少各部分电路之间的干扰。
（5）DSP程序设计
探索不同的控制算法对控制器性能和工作可靠性的影响，设计出合理的DSP程序。
（三）技术水平及应用范围：
（1）外围电路简单，可靠性高；
（2）实时控制能力强；（3）使用灵活，通过修改程序可适应不同规格的无刷电动机，并且增加功能方便。
（4）由于DSP集成了极为丰富的片内外设，因此由它构成的控制器可以具有更多的功能。
由此方案设计的控制器可适用于各类电动自行车。
3、实施该项目所具备的基础、优势和风险
（一）具备的基础：
为顺利地进行研发，项目组做了大量的前期工作。
项目组成员都在学习TMS320LF2407DSP的使用，有良好的理论和实践基础。
项目组多次到台州多家知名电动车生产企业进行调研，深入了解他们生产的电动自行车控制器的现状，仔细了解各企业在改善控制器性能方面的迫切需求。
项目组查阅大量的国内外与控制器相关的文献资料，在实验室对直流无刷电机的控制做了较多试验，充分了解了其工作性能和工作特点，对使用TMS320LF2407芯片控制直流无刷电机有了理论和实践基础。
项目组所有成员对电子技术都有浓厚的兴趣，有扎实的理论基础，有很强的实际动手能力。
许浙娜同学曾获一等奖学金等荣誉。
叶泓炜同学曾获一等奖学金及国家励志奖学金、校三好学生、优秀团员、优秀党校学员、电子技术竞赛优胜奖等荣誉。
陈佳丹同学曾获三等奖学金、校优秀学生干部、校大学生实验技能竞赛二等奖、校数学建模三等奖等荣誉。
郑莹颖同学曾获三等奖学金等荣誉。
物电学院实验室可提供的用于研发的设备：
名称
型号
全数字电机控制教学开发系统
ICETEK-F2812-ACM
全数字电机控制教学开发系统
CY-MCS-2407
全数字电机控制教学开发系统
CY-MCS-2812
电机控制开发板
ICETEK-LF2407-A
电机控制开发板
ICETEK-F2812-A
仿真机
ICETEK-5100USBV2.0A
直流无刷电机
BH23-100A
直流无刷电机驱动
BH05-8010A
直流有刷电机
DCM50207D-1000
直流有刷电机驱动
DCS-810
（二）优势：
台州电动车产业具有良好的发展前景。
学院与台州市政府建立了校企合作平台，为本项目的开展提供了很大的便利。
指导老师戴育良一直从事数字信号处理和DSP技术方面的教学和研究。
曾指导过学生科研项目《基于DSP的语音识别》、《基于DSP的简易频谱分析仪设计》，并已结题。
（三）风险：
由于是首次研发电动自行车控制器，在经验方面有所欠缺，必须经过大量的试验，使控制器的性能不断完善，以达到行业标准。
4、项目计划目标
（1）进一步进行调研，了解控制器研究和设计的现状。
制定好设计方案。
（2）设计控制器硬件电路。
列出元器件清单并购买元器件。
（3）制作出控制器硬件电路并进行调试。
（4）编写DSP控制程序。
（5）控制器综合调试。
（6）控制器综合调试。
（7）与企业联合对控制器进行试验和性能检测并进行必要的改进。
（8）总结研发结果，撰写论文。
过程管理：
每周开一次项目组会议，了解项目进展情况，讨论研发过程中遇到的问题的解决办法。
项目结题：
发表论文1-2篇。
四、预期成果、知识产权形成及经济、社会效益分析
1、项目的预期成果及知识产权归属情况
项目预期成果：
（一）设计并制作出以TMS320LF2407DSP为核心的电动自行车控制器，使其达到行业标准；
（二）发表论文1-2篇。
知识产权归属：
相关知识产权归本研究小组所有。
2、项目的市场前景分析
作为一种节能又相对廉价的出行工具，电动自行车是比较适合中国国情、有发展前途的绿色交通工具。
在构建绿色城市交通、满足国内巨大城乡市场需求方面，电动自行车成为国人出行的重要选择,电动自行车消费势头强劲，市场前景广阔。
3、项目的盈利能力分析及财务预算
项目成果是以技术服务为主。
经费总预算：
5000元
其中：
资料与印刷费及深入企业调研费用：
1500元。
购买元器件和试验费用：
3500元
4、项目的社会效益分析
基于DSP的电动自行车控制器将为企业提供升级换代产品，提高企业竞争力，服务地方，将产生很大的社会效益。
五、项目实施进度方案
实施进度方案：
2009年12月—2010年2月进一步进行调研，了解控制器研究和设计的现状。
制定好设计方案。
2010年2月—2010年4月设计控制器硬件电路。
列出元器件清单并购买元器件。
2010年4月—2010年5月制作出控制器硬件电路并进行调试。
2010年5月—2010年6月编写DSP控制程序。
2010年6月—2010年8月控制器综合调试。
2010年8月—2010年11月与企业联合对控制器进行试验和性能检测并进行必要的改进。
2010年11月—2010年12月总结研发结果，撰写论文，申请结题。
六、项目组承诺
承诺书
以上所填内容真实可靠，本项目组承诺：
该项目立项后，将严格遵守有关规定、遵守本申报书和预算表中规定的条款和内容，保证按计划进度完成项目任务。
项目组全体成员（签章）：
年 月 日
七、学校审核意见：
负责单位（公章）：
年月日
八、专家组审核意见
专家组组长签章：
年月日
九、实施办公室审核意见
公章：
年月日
升级会员 