51單片機(jī)STC15W408AS驅(qū)動無感無刷電機(jī)BLDC
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看到很多人在用C8051做無感無刷電機(jī)的驅(qū)動，今天瑞生給大家來個國產(chǎn)51單片機(jī)STC15W408AS驅(qū)動無刷電機(jī)的驅(qū)動資料吧!
本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/201612/341441.htm1.硬件設(shè)計
主控單片機(jī)使用STC15W408AS，單片機(jī)自帶硬件PWM模塊、ADC模塊和比較器模塊，所以非常適合做無刷電機(jī)的驅(qū)動，主頻35M，無需外部晶振和復(fù)位電路，接好VCC和GND就可以工作。半橋電路使用PMOS+NMOS的組合，PMOS為IRF9540，NMOS為IRF540.驅(qū)動芯片用TC4427A。
先在洞洞板上做實(shí)驗(yàn)吧。原理圖如下所示，懶得用軟件畫了，還是手畫來得快些。下面的圖中，只畫出了A相的橋，B相和C相的橋與A相一樣。
依照原理圖，焊接好的板子如下圖所示：
2.軟件設(shè)計
2.1PWM模塊
PWM模塊用來產(chǎn)生可調(diào)占空比，目的是為了給電機(jī)施加一定的電壓，占空比越大，施加的電壓越大，電機(jī)轉(zhuǎn)的越快。反之，占空比越小，電機(jī)轉(zhuǎn)的越慢。
void PWM_Init(void)
{
PWM0_L=0;
PWM1_L=0;
PWM2_L=0;
CMOD=0X0C; //選擇系統(tǒng)時鐘/6為時鐘源，即頻率=35M/6/256=22.8K
CL=0; // PCA計數(shù)器清零
CH=0;
PCA_PWM0 = 0X00;
CCAP0H=0; // 初始化占空比為0% H的值裝載到L中
CCAP0L=0;
CCAPM0=0x42; // 設(shè)置為PWM模式
PCA_PWM1 = 0X00;
CCAP1H=0; // 初始化占空比為0%
CCAP1L=0;
CCAPM1=0x42; // 設(shè)置為PWM模式
PCA_PWM2 = 0X00;
CCAP2H=0; // 初始化占空比為0%
CCAP2L=0;
CCAPM2=0x42; // 設(shè)置為PWM模式
CR = 1;
}
2.2ADC模塊和比較器模塊
比較器用來做反電動勢的過零檢測，選擇P5.4引腳為比較器的負(fù)輸入端，選擇ADC通道為比較器的正輸入端。
void CMP_Init(void) // 比較器初始化函數(shù)
{
CMPCR1=0X8C; // 打開比較器，把P5.4引腳設(shè)置為負(fù)輸入端，ADC通道為正輸入端
CMPCR2=50;// 延時消抖時間設(shè)置
}
void ADC_Init(void) // ADC模塊初始化
{
P1ASF = 0X38; //開通P1.3 P1.4 P1.5端口的模擬輸入端
}
2.3六步時序換相
BLDC的六步時序?yàn)锳B AC BC BA CA CB,下面程序中，分別用0~5表示每一步。
void StepXL(void) // 換相序列函數(shù)
{
switch(Step)
{
case 0: // AB
CCAP0H=PWM_Value;CCAP1H=0;CCAP2H=0; // 打開A相的高端
PWM0_L=0;PWM2_L=0;PWM1_L=1; // 打開B相的低端
ADC_CONTR = 0XED; // 選擇P1.5作為ADC輸入 即c相電壓
CMPCR1=0x9c; // 使能下降沿中斷
break;
case 1: // AC
CCAP0H=PWM_Value;CCAP1H=0;CCAP2H=0; // 打開A相的高端
PWM0_L=0;PWM1_L=0;PWM2_L=1; // 打開C相的低端
ADC_CONTR = 0XEC; // 選擇P1.4作為ADC輸入 即B相電壓
CMPCR1=0xac; // 使能上升沿中斷
break;
case 2: // BC
CCAP0H=0;CCAP2H=0;CCAP1H=PWM_Value; // 打開B相的高端
PWM0_L=0;PWM1_L=0;PWM2_L=1; // 打開C相的低端
ADC_CONTR = 0XEB; // 選擇P1.3作為ADC輸入 即a相電壓
CMPCR1=0x9c;// 使能下降沿中斷
break;
case 3: // BA
CCAP0H=0;CCAP2H=0;CCAP1H=PWM_Value; // 打開B相的高端
PWM1_L=0;PWM2_L=0;PWM0_L=1; // 打開A相的低端
ADC_CONTR = 0XED; // 選擇P1.5作為ADC輸入 即c相電壓
CMPCR1=0xac; // 使能上升沿中斷
break;
case 4: // CA
CCAP0H=0;CCAP1H=0;CCAP2H=PWM_Value; // 打開C相的高端
PWM1_L=0;PWM2_L=0;PWM0_L=1; // 打開A相的低端
ADC_CONTR = 0XEC; // 選擇P1.4作為ADC輸入 即B相電壓
CMPCR1=0x9c; // 使能下降沿中斷
break;
case 5: // CB
CCAP0H=0;CCAP1H=0;CCAP2H=PWM_Value;// 打開C相的高端
PWM0_L=0;PWM2_L=0;PWM1_L=1; // 打開B相的低端
ADC_CONTR = 0XEB; // 選擇P1.3作為ADC輸入 即a相電壓
CMPCR1=0xac; // 使能上升沿中斷
break;
default:break;
}
}
2.4電機(jī)啟動函數(shù)
char QiDong(void)
{
unsigned int timer = 300,i;
DISABLE_CMP_INT;
PWM_Value = 26; // 占空比=26/256=10%
Step=0;
StepXL();
delay_ms(100);
while(1)
{
for(i=0;ireturn(1);
if(Step<5)Step++;
else Step=0;
StepXL();
}
}
2.5閉環(huán)控制
電機(jī)啟動以后，需要閉環(huán)控制電機(jī)的通電時序和速度。這個在比較器的中斷函數(shù)里面實(shí)現(xiàn)。
void CMP_INT(void) interrupt 21 // 比較器中斷函數(shù)
{
CMPCR1 &=~0X40; // 需軟件清除中斷標(biāo)志位
if(Step<5)Step++;
else Step=0;
StepXL();
}
ADC轉(zhuǎn)換結(jié)束后，必須軟件清除轉(zhuǎn)換標(biāo)志，再重新開啟ADC轉(zhuǎn)換
void ADC_ISR() interrupt 5
{
ADC_CONTR&=0xEF; // 清ADC轉(zhuǎn)換標(biāo)志
ADC_CONTR|=0X08; // 啟動ADC轉(zhuǎn)換
}
2.6通信控制接口
用電腦上的串口調(diào)試助手給單片機(jī)串口發(fā)送“啟動”“加速”“減速”“停止”命令。這個功能放到主函數(shù)while循環(huán)中。
串口初始化函數(shù)：
void serial_open(void)
{
SCON = 0X50;//工作在串口模式
AUXR |= 0X04;//
TL2 = 0X71;// 9600 @35MHz
TH2 = 0Xfc;
AUXR|=0X10;
}
主函數(shù)：
void main(void)
{
uchar rec=0; // 定義串口接收數(shù)據(jù)變量
PWM_Init(); // 初始化PWM
ADC_Init(); // 初始化ADC
CMP_Init(); // 初始化比較器
serial_open(); // 打開串口
while (1)
{
if(RI) // 如果串口收到數(shù)據(jù)
{
rec=SBUF; // 把收到的數(shù)據(jù)給了rec
RI=0; // 串口接收標(biāo)志清0
if(rec==0x22)// 加速命令
{
if(PWM_Value<250)
{
PWM_Value++; // 增加占空比
}
}
else if(rec==0x33)// 減速命令
{
if(PWM_Value>10)
{
PWM_Value--; // 減小占空比
}
}
else if(rec==0x11) // 啟動命令
{
QiDong(); // 啟動
ENABLE_CMP_INT; // 允許比較器中斷
EA=1; // 打開全局中斷
}
else if(rec==0x44) // 停止命令
{
CCAP0H=0;CCAP1H=0;CCAP2H=0; // 占空比都置0
EA=0; // 關(guān)閉全局中斷
DISABLE_CMP_INT; // 關(guān)閉比較器中斷
}
}
}
}
3.總結(jié)
上面的軟件和硬件，只是實(shí)現(xiàn)了簡單的控制轉(zhuǎn)動。缺點(diǎn)：1.沒有任何的保護(hù)程序，比如電流檢測、堵轉(zhuǎn)保護(hù)等。我在做實(shí)驗(yàn)的過程中，燒了2個PMOS、1個NMOS、3個TC4427A.2.比較器過0直接換相，有些提前。電機(jī)轉(zhuǎn)動噪音比較大。期待日后改進(jìn)吧!
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