51單片機STC15W408AS驅動無感無刷電機BLDC
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看到很多人在用C8051做無感無刷電機的驅動，今天瑞生給大家來個國產51單片機STC15W408AS驅動無刷電機的驅動資料吧!
本文引用地址：http://www.104case.com/article/201612/341441.htm1.硬件設計
主控單片機使用STC15W408AS，單片機自帶硬件PWM模塊、ADC模塊和比較器模塊，所以非常適合做無刷電機的驅動，主頻35M，無需外部晶振和復位電路，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.驅動芯片用TC4427A。
先在洞洞板上做實驗吧。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.軟件設計
2.1PWM模塊
PWM模塊用來產生可調占空比，目的是為了給電機施加一定的電壓，占空比越大，施加的電壓越大，電機轉的越快。反之，占空比越小，電機轉的越慢。
void PWM_Init(void)
{
PWM0_L=0;
PWM1_L=0;
PWM2_L=0;
CMOD=0X0C; //選擇系統時鐘/6為時鐘源，即頻率=35M/6/256=22.8K
CL=0; // PCA計數器清零
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; // 設置為PWM模式
PCA_PWM1 = 0X00;
CCAP1H=0; // 初始化占空比為0%
CCAP1L=0;
CCAPM1=0x42; // 設置為PWM模式
PCA_PWM2 = 0X00;
CCAP2H=0; // 初始化占空比為0%
CCAP2L=0;
CCAPM2=0x42; // 設置為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
{
CMPCR1=0X8C; // 打開比較器，把P5.4引腳設置為負輸入端，ADC通道為正輸入端
CMPCR2=50;// 延時消抖時間設置
}
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的六步時序為AB 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
{
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電機啟動函數
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閉環控制
電機啟動以后，需要閉環控制電機的通電時序和速度。這個在比較器的中斷函數里面實現。
void CMP_INT(void) interrupt 21 // 比較器中斷函數
{
CMPCR1 &=~0X40; // 需軟件清除中斷標志位
if(Step<5)Step++;
else Step=0;
StepXL();
}
ADC轉換結束后，必須軟件清除轉換標志，再重新開啟ADC轉換
void ADC_ISR() interrupt 5
{
ADC_CONTR&=0xEF; // 清ADC轉換標志
ADC_CONTR|=0X08; // 啟動ADC轉換
}
2.6通信控制接口
用電腦上的串口調試助手給單片機串口發送“啟動”“加速”“減速”“停止”命令。這個功能放到主函數while循環中。
串口初始化函數：
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：
void main(void)
{
uchar rec=0; // 定義串口接收數據變量
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) // 如果串口收到數據
{
rec=SBUF; // 把收到的數據給了rec
RI=0; // 串口接收標志清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; // 關閉全局中斷
DISABLE_CMP_INT; // 關閉比較器中斷
}
}
}
}
3.總結
上面的軟件和硬件，只是實現了簡單的控制轉動。缺點：1.沒有任何的保護程序，比如電流檢測、堵轉保護等。我在做實驗的過程中，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。電機轉動噪音比較大。期待日后改進吧!
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