51单片机STC15W408AS做的无刷电调

leixiaofeng · 发表于 2015-4-8 15:49:28

1.硬件设计
主控单片机使用STC15W408AS，这是STC在2014年新出的片子，2元一片，主频35M，无需外部晶振和复位电路，接好VCC和GND就可以工作。单片机自带硬件PWM模块、ADC模块和比较器模块，所以非常适合做无刷电机的驱动，半桥电路使用PMOS+NMOS的组合，PMOS为IRF9540，NMOS为IRF540.驱动芯片用TC4427A。
先在洞洞板上做实验吧。原理图如下所示，懒得用软件画了，还是手画来得快些。下面的图中，只画出了A相的桥，B相和C相的桥与A相一样。

按照原理图，焊接好元器件

连接好电机

2.软件设计
2.1PWM模块

void PWM_Init(void)
{
PWM0_L=0;
PWM1_L=0;
PWM2_L=0;
AUXR |= 0X80; //定时器0工作在1T模式
TMOD=0X02; // 定时器0工作于8位自动重载模式
TH0=0xfa; // 产生23K的频率
TL0=0xfa;
TR0=1; // 打开定时器0
CMOD=0x04; //PCA的时钟选择“T0的溢出”
CL=0; // 计数器清0
CH=0;
CCAP0H=0; //PWM1占空比为0
CCAP0L=0;
CCAPM0=0x42;//开启PWM模式
CCAP1H=0; //PWM2占空比为0
CCAP1L=0;
CCAPM1=0x42; // 开启PWM模式
CCAP2H=0; // PWM3占空比为0
CCAP2L=0;
CCAPM2=0x42;//开启PWM模式
CR = 1;// 打开PCA
}

[color=rgb(51, 102, 153) !important]复制代码

2.2ADC模块和比较器模块
比较器用来做反电动势的过零检测，选择P5.4引脚为比较器的负输入端，选择ADC通道为比较器的正输入端。

void CMP_Init(void) // 比较器初始化函数
{
CMPCR1=0X8C; // 打开比较器，把P5.4引脚设置为负输入端，ADC通道为正输入端
CMPCR2=50;// 延时消抖时间设置
}
void ADC_Init(void) // ADC模块初始化
{
P1ASF = 0X38; //开通P1.3 P1.4 P1.5端口的模拟输入端
}

[color=rgb(51, 102, 153) !important]复制代码

2.3六步时序换相
BLDC的六步时序为AB AC BC BA CA CB,下面程序中，分别用0~5表示每一步。

void StepXL(void) // 换相序列函数
{
switch(Step)
{
case 0: // AB
CCAP0H=PWM_Value;CCAP1H=0;CCAP2H=0; // 打开A相的高端
PWM0_L=0WM2_L=0WM1_L=1; // 打开B相的低端
ADC_CONTR = 0XED; // 选择P1.5作为ADC输入即c相电压
CMPCR1 |= 0x10; // 使能下降沿中断
break;
case 1: // AC
CCAP0H=PWM_Value;CCAP1H=0;CCAP2H=0; // 打开A相的高端
PWM0_L=0WM1_L=0WM2_L=1; // 打开C相的低端
ADC_CONTR = 0XEC; // 选择P1.4作为ADC输入即B相电压
CMPCR1 |= 0x20; // 使能上升沿中断
break;
case 2: // BC
CCAP0H=0;CCAP2H=0;CCAP1H=PWM_Value; // 打开B相的高端
PWM0_L=0WM1_L=0WM2_L=1; // 打开C相的低端
ADC_CONTR = 0XEB; // 选择P1.3作为ADC输入即a相电压
CMPCR1 |= 0x10; // 使能下降沿中断
break;
case 3: // BA
CCAP0H=0;CCAP2H=0;CCAP1H=PWM_Value; // 打开B相的高端
PWM1_L=0WM2_L=0WM0_L=1; // 打开A相的低端
ADC_CONTR = 0XED; // 选择P1.5作为ADC输入即c相电压
CMPCR1 |= 0x20; // 使能上升沿中断
break;
case 4: // CA
CCAP0H=0;CCAP1H=0;CCAP2H=PWM_Value; // 打开C相的高端
PWM1_L=0WM2_L=0WM0_L=1; // 打开A相的低端
ADC_CONTR = 0XEC; // 选择P1.4作为ADC输入即B相电压
CMPCR1 |= 0x10; // 使能下降沿中断
break;
case 5: // CB
CCAP0H=0;CCAP1H=0;CCAP2H=PWM_Value;// 打开C相的高端
PWM0_L=0;PWM2_L=0;PWM1_L=1; // 打开B相的低端
ADC_CONTR = 0XEB; // 选择P1.3作为ADC输入即a相电压
CMPCR1 |= 0x20; // 使能上升沿中断
break;
default:break;
}
}

[color=rgb(51, 102, 153) !important]复制代码

2.4电机启动函数

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;i<timer; i++)
{
delay_us(100); //
}
timer-= timer/15+1;
if(timer < 25) return(1);
if(Step<5)Step++;
else Step=0;
StepXL();
}
}

[color=rgb(51, 102, 153) !important]复制代码

2.5闭环控制
电机启动以后，需要闭环控制电机的通电时序和速度。这个在比较器的中断函数里面实现。

void CMP_INT(void) interrupt 21 // 比较器中断函数
{
CMPCR1 &=~0X40; // 需软件清除中断标志位
if(Step<5)Step++;
else Step=0;
StepXL();
}

[color=rgb(51, 102, 153) !important]复制代码

2.6通信控制接口
用电脑上的串口调试助手给单片机串口发送“启动”“加速”“减速”“停止”命令。这个功能放到主函数while循环中。
串口初始化函数：

void serial_open(void)
{
SCON = 0X50;//工作在串口模式
AUXR |= 0X04;//
TL2 = 0X71;// 9600 @35MHz
TH2 = 0Xfc;
AUXR|=0X10;
}

[color=rgb(51, 102, 153) !important]复制代码

主函数：

void main(void)
{
uchar rec=0; // 定义串口接收数据变量
PWM_Init(); // 初始化PWM
ADC_Init(); // 初始化ADC
CMP_Init(); // 初始化比较器
serial_open(); // 打开串口
while (1)
{
if(RI) // 如果串口收到数据
{
rec=SBUF; // 把收到的数据给了rec
RI=0; // 串口接收标志清0
if(rec==0x22)// 加速命令
{
if(PWM_Value<250)
{
PWM_Value++; // 增加占空比
}
}
else if(rec==0x33)// 减速命令
{
if(PWM_Value>10)
{
PWM_Value--; // 减小占空比
}
}
else if(rec==0x11) // 启动命令
{
QiDong(); // 启动
ENABLE_CMP_INT; // 允许比较器中断
EA=1; // 打开全局中断
}
else if(rec==0x44) // 停止命令
{
CCAP0H=0;CCAP1H=0;CCAP2H=0; // 占空比都置0
EA=0; // 关闭全局中断
DISABLE_CMP_INT; // 关闭比较器中断
}
}
}
}