51單片機STC15W408AS驅(qū)動無感無刷電機BLDC
看到很多人在用C8051做無感無刷電機的驅(qū)動，今天瑞生給大家來個國產(chǎn)51單片機STC15W408AS驅(qū)動無刷電機的驅(qū)動資料吧！
1.硬件設(shè)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(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(shè)計
2.1PWM模塊
PWM模塊用來產(chǎn)生可調(diào)占空比，目的是為了給電機施加一定的電壓，占空比越大，施加的電壓越大，電機轉(zhuǎn)的越快。反之，占空比越小，電機轉(zhuǎn)的越慢。
voidPWM_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=22.8KCL=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引腳為比較器的負輸入端，選擇ADC通道為比較器的正輸入端。
voidCMP_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)置為負輸入端，ADC通道為正輸入端CMPCR2=50;//延時消抖時間設(shè)置}voidADC_Init(void)//ADC模塊初始化{P1ASF=0X38;//開通P1.3P1.4P1.5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。
voidStepXL(void)//換相序列函數(shù){switch(Step){case0://ABCCAP0H=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;case1://ACCCAP0H=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;case2://BCCCAP0H=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;case3://BACCAP0H=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;case4://CACCAP0H=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;case5://CBCCAP0H=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(shù)
charQiDong(void){unsignedinttimer=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;i2.5閉環(huán)控制
電機啟動以后，需要閉環(huán)控制電機的通電時序和速度。這個在比較器的中斷函數(shù)里面實現(xiàn)。
voidCMP_INT(void)interrupt21//比較器中斷函數(shù){CMPCR1&=~0X40;//需軟件清除中斷標志位if(Step<5)Step++;elseStep=0;StepXL();}ADC轉(zhuǎn)換結(jié)束后，必須軟件清除轉(zhuǎn)換標志，再重新開啟ADC轉(zhuǎn)換
voidADC_ISR()interrupt5{ADC_CONTR&=0xEF;//清ADC轉(zhuǎn)換標志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)：
voidserial_open(void){SCON=0X50;//工作在串口模式AUXR|=0X04;//TL2=0X71;//9600@35MHzTH2=0Xfc;AUXR|=0X10;}主函數(shù)：
voidmain(void){ucharrec=0;//定義串口接收數(shù)據(jù)變量PWM_Init();//初始化PWMADC_Init();//初始化ADCCMP_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recRI=0;//串口接收標志清0if(rec==0x22)//加速命令{if(PWM_Value<250){PWM_Value++;//增加占空比}}elseif(rec==0x33)//減速命令{if(PWM_Value>10){PWM_Value--;//減小占空比}}elseif(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}elseif(rec==0x44)//停止命令{CCAP0H=0;CCAP1H=0;CCAP2H=0;//占空比都置0EA=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，只是實現(xiàn)了簡單的控制轉(zhuǎn)動。缺點：1.沒有任何的保護程序，比如電流檢測、堵轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動噪音比較大。期待日后改進吧！
下載文檔
