51單片機(jī)STC15W408AS驅(qū)動(dòng)無(wú)感無(wú)刷電機(jī)BLDC
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看到很多人在用C8051做無(wú)感無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，今天瑞生給大家來(lái)個(gè)國(guó)產(chǎn)51單片機(jī)STC15W408AS驅(qū)動(dòng)無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)資料吧！
1.硬件設(shè)計(jì)
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(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，主頻35M，無(wú)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(dòng)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(huà)了，還是手畫(huà)來(lái)得快些。下面的圖中，只畫(huà)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(jì)
2.1PWM模塊
PWM模塊用來(lái)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。
voidPWM_Init(void){PWM0_L=0;PWM1_L=0;PWM2_L=0;CMOD=0X0C;//選擇系統(tǒng)時(shí)鐘/6為時(shí)鐘源，即頻率=35M/6/256=22.8KCL=0;//PCA計(jì)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(lái)做反電動(dòng)勢(shì)的過(guò)零檢測(cè)，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。
voidCMP_Init(void)//比較器初始化函數(shù){CMPCR1=0X8C;//打開(kāi)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(shí)消抖時(shí)間設(shè)置}voidADC_Init(void)//ADC模塊初始化{P1ASF=0X38;//開(kāi)通P1.3P1.4P1.5端口的模擬輸入端}2.3六步時(shí)序換相
BLDC的六步時(shí)序?yàn)锳B 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(kāi)A相的高端PWM0_L=0;PWM2_L=0;PWM1_L=1;//打開(kāi)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(kāi)A相的高端PWM0_L=0;PWM1_L=0;PWM2_L=1;//打開(kāi)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(kāi)B相的高端PWM0_L=0;PWM1_L=0;PWM2_L=1;//打開(kāi)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(kāi)B相的高端PWM1_L=0;PWM2_L=0;PWM0_L=1;//打開(kāi)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(kāi)C相的高端PWM1_L=0;PWM2_L=0;PWM0_L=1;//打開(kāi)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(kāi)C相的高端PWM0_L=0;PWM2_L=0;PWM1_L=1;//打開(kāi)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(dòng)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(jī)啟動(dòng)以后，需要閉環(huán)控制電機(jī)的通電時(shí)序和速度。這個(gè)在比較器的中斷函數(shù)里面實(shí)現(xiàn)。
voidCMP_INT(void)interrupt21//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++;elseStep=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(kāi)啟ADC轉(zhuǎn)換
voidADC_ISR()interrupt5{ADC_CONTR&=0xEF;//清ADC轉(zhuǎn)換標(biāo)志ADC_CONTR|=0X08;//啟動(dòng)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(dòng)”“加速”“減速”“停止”命令。這個(gè)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(kāi)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(biāo)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(dòng)命令{QiDong();//啟動(dòng)ENABLE_CMP_INT;//允許比較器中斷EA=1;//打開(kāi)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(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的控制轉(zhuǎn)動(dòng)。缺點(diǎn)：1.沒(méi)有任何的保護(hù)程序，比如電流檢測(cè)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)等。我在做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，燒了2個(gè)PMOS、1個(gè)NMOS、3個(gè)TC4427A.2.比較器過(guò)0直接換相，有些提前。電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)噪音比較大。期待日后改進(jìn)吧！
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