PIC16F72電動(dòng)車(chē)控制器源程序PIC16F72單片機(jī)控制的電動(dòng)自行車(chē)C源程序，原理圖及設(shè)計(jì)說(shuō)明

[table=98%][tr][td][color=black][u]PIC16F72單片機(jī)控制的電動(dòng)自行車(chē)C源程序，原理圖及設(shè)計(jì)說(shuō)明[/u][/color][/td][/tr][tr][td]

[table=95%][tr][td]PIC16F72單片機(jī)控制的電動(dòng)自行車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)C程序

PIC單片機(jī)控制的電動(dòng)自行車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)C程序

.46.

#include<pic.h>

//電動(dòng)車(chē)雙閉環(huán)程序，采用雙閉環(huán)方式控制電機(jī)，以得到最好的zh轉(zhuǎn)速性能，并且可以

//限制電機(jī)的最大電流。本應(yīng)用程序用到兩個(gè)CCP部件，其中CCP1用于PWM輸出，以控

//制電機(jī)電壓；CCP2用于觸發(fā)AD，定時(shí)器TMR2、TMR1，INT中斷，RB口電平變化中斷，

//看門(mén)狗以及6個(gè)通用I/O口

#defineAND0xe0//狀態(tài)采集5，6，7位

#defineCURA0X0a//電流環(huán)比例和積分系數(shù)之和

#defineCURB0X09//電流環(huán)比例系數(shù)

#defineTHL0X6400//電流環(huán)最大輸出

#defineFULLDUTY0X0FF//占空比為1時(shí)的高電平時(shí)間

#defineSPEA0X1d//轉(zhuǎn)速環(huán)比例和積分系數(shù)之和

#defineSPEB0X1c//轉(zhuǎn)速環(huán)比例系數(shù)

#defineGCURHILO0X0330//轉(zhuǎn)速環(huán)最大輸出

#defineGCURH0X33//最大給定電流

#defineGSPEH0X67//最大轉(zhuǎn)速給定

#defineTSON0X38//手柄開(kāi)啟電壓1.1V，TSON*2為剎車(chē)后手柄開(kāi)啟電壓，即

//2.2V

#defineVOLON0X4c//低電壓保護(hù)重開(kāi)電壓3.0V即33V

#defineVOLOFF0X49//低電壓保護(hù)關(guān)斷電壓2.86V即31.5V

volatileunsignedcharDELAYH,DELAYL,oldstate,speed,

speedcount,tsh,count_ts,count_vol,gcur,currenth,

voltage;//寄存器定義

staticbitsp1,spe,ts,volflag,spepid,lowpower,

off,shutdown,curpid;//標(biāo)志位定義

staticvolatileunsignedcharnew[10]={0xaf,0xbe,0xff,0x7e,0xcf,

0xff,0xd7,0x77,0xff,0xff};//狀態(tài)寄存器表

//------------PIC16F877初始化子程序------------

voidINIT877()

{

PORTC=0X0FF;//關(guān)斷所有MOSFET

TRISC=0X02;//設(shè)置C口輸出

PIE1=0X00;//中斷寄存器初始化，關(guān)斷所有中斷

TRISA=0XCF;//設(shè)置RA4,RA5輸出

TRISB=0XEF;//RB口高三位輸入，采集電機(jī)三相的霍爾信號(hào)

PORTC=new[(PORTB&AND)>>5];//采集第一次霍爾信號(hào)，并輸出相應(yīng)的信號(hào)，導(dǎo)通

//兩個(gè)MOS管

T2CON=0X01;//TMR24分頻

CCPR1L=0X0FF;//初始時(shí)PWM輸出全高

CCP1CON=0X0FF;//CCP1設(shè)置為PWM方式

CCP2CON=0X0B;//CCP2設(shè)置為特殊方式，以觸發(fā)AD

ADCON0=0X81;//AD時(shí)鐘為32分頻,且AD使能,選擇AN0通道采集手

//柄電壓

TMR2=0X00;//TMR2寄存器初始化

TMR1H=0X00;//TMR1寄存器初始化

TMR1L=0X00;

T1CON=0X00;//TMR1為1分頻

CCPR2H=0X08;

CCPR2L=0X00;//電流采樣周期設(shè)置為T(mén)AD=512μs

PR2=0XC7;//PWM頻率設(shè)置為5kHz

ADCON1=0X02;//AD結(jié)果左移

OPTION=0XFB;//INT上升沿觸發(fā)

TMR2ON=1;//PWM開(kāi)始工作

INTCON=0XD8;//中斷設(shè)置GIE=1,PEIE=1,RBIE=1

ADIE=1;//AD中斷使能

speedcount=0x00;//轉(zhuǎn)速計(jì)數(shù)寄存器

speed=0x7f;//轉(zhuǎn)速保持寄存器

spe=1;//低速標(biāo)志位

sp1=1;//低速標(biāo)志位

oldstate=0x0ff;//初始狀態(tài)設(shè)置，區(qū)別于其他狀態(tài)

count_ts=0x08;//電流采樣8次,采集1次手柄

count_vol=0x00;//采樣256次手柄,采集1次電池電壓

ts=1;//可以采集手柄值的標(biāo)志位

ADGO=1;//AD采樣使能

TMR1ON=1;//CCP2部件開(kāi)始工作

}

//------------延時(shí)子程序---------------

#pragmainterrupt_level1

voidDELAY1(x)

charx;

{

DELAYH=x;//延時(shí)參數(shù)設(shè)置

#asm

DELAY2MOVLW0X06

MOVWF_DELAYL

DELAY1DECFSZ_DELAYL

GOTODELAY1

DECFSZ_DELAYH

GOTODELAY2

#endasm

}

//-----------狀態(tài)采集子程序----------------------

voidsample()

{

charstate1,state2,state3,x;

do{

x=1;

state1=(PORTB&AND);//霍爾信號(hào)采集

DELAY1(x);

state2=(PORTB&AND);

}while(state1-state2);//當(dāng)三次采樣結(jié)果不相同時(shí)繼續(xù)采集狀態(tài)

if(state1-oldstate!=0)//看本次采樣結(jié)果是否與上次相同，不同

//則執(zhí)行

{oldstate=state1;//將本次狀態(tài)設(shè)置為舊狀態(tài)

state1=(oldstate>>5);

PORTC=new[state1];//C口輸出相應(yīng)的信號(hào)觸發(fā)兩個(gè)MOS管

if(sp1==1){spe=1;sp1=0;}

else{//如果轉(zhuǎn)速很低，則spe置1

spe=0;sp1=0;

speedcount<<=1;

state3=(TMR1H>>2);//否則，spe=0,計(jì)轉(zhuǎn)速

speed=speedcount+state3;//speed寄存器為每256μs加1

}

speedcount=0;

}

}

//-----------------AD采樣子程序----------------------

voidAD()

{

charx;

ADIF=0;//清AD中斷標(biāo)志位

if(ts==1){//如果為手柄采樣，則采樣手柄值

CHS0=1;//選擇電流采樣通道

count_vol=count_vol+1;//電池采樣計(jì)數(shù)寄存器

spepid=1;//置轉(zhuǎn)速閉環(huán)運(yùn)算標(biāo)志

ts=0;tsh=ADRESH;//存手柄值

if(count_vol==0){//如果電池采樣時(shí)間到，則選擇AN2通道，采集電池電壓

CHS0=0;CHS1=1;volflag=1;x=1;DELAY1(x);ADGO=1;

}

}

elseif(volflag==1){//電池采樣完畢，進(jìn)行相應(yīng)的處理

CHS1=0;CHS0=1;volflag=0;voltage=ADRESH;lowpower=1;

}

else{//否則，中斷為采樣電流中斷

speedcount=speedcount+1;//speedcount寄存器加1，作為測(cè)量轉(zhuǎn)速用

if(speedcount>0x3d)sp1=1;//如果轉(zhuǎn)速低于1000000μs/(512μs*3eh*3)

//則認(rèn)為為低速狀態(tài)

currenth=ADRESH;

curpid=1;

count_ts=count_ts-1;

if(count_ts==0){//如果手柄時(shí)間到，則轉(zhuǎn)入手柄采樣通道

CHS0=0;count_ts=0x08;ts=1;x=1;DELAY1(x);ADGO=1;

}

}

}

//-------------剎車(chē)處理子程序------------------

voidBREAKON()

{

charx;

off=0;//off清零，如果是干擾則不復(fù)位

shutdown=0;

if(RB0==1){//如果剎車(chē)信號(hào)為真，則停止輸出電壓

ADIE=0;//關(guān)AD中斷

INTE=0;//關(guān)剎車(chē)中斷

CCPR1L=FULLDUTY;//輸出電壓0

TMR1ON=0;//關(guān)CCP2，不再觸發(fā)AD

for(;ADGO==1;)continue;//如正在采樣，則等待采樣結(jié)束

ADIF=0;//ADIF位清零

CHS0=0;//選擇通道0采樣手柄

CHS1=0;

x=1;

DELAY1(x);

do{

ADGO=1;

for(;ADIF==0;)continue;

ADIF=0;

CCPR1L=FULLDUTY;

asm("CLRWDT");

tsh=(ADRESH>>1);

}while(tsh>TSON||RB0==1);//當(dāng)手柄值大于2.2V或剎車(chē)仍舊繼續(xù)時(shí),執(zhí)行以

//上語(yǔ)句

off=1;//置復(fù)位標(biāo)志

}

}

//---------欠保護(hù)子程序-------------------

voidPOWER()

{

charx;

lowpower=0;

voltage>>=1;//電壓值換為7位，以利于單字節(jié)運(yùn)算

if(voltage<VOLOFF){//電池電壓小于3*k(V)時(shí)保護(hù)

ADIE=0;

INTE=0;

TMR1ON=0;

CCPR1L=FULLDUTY;

for(;ADGO==1;)continue;

ADIF=0;

CHS0=0;CHS1=1;

x=1;

DELAY1(x);

do{ADGO=1;

for(;ADIF==0;)continue;

ADIF=0;

voltage=(ADRESH>>1);

CCPR1L=FULLDUTY;

asm("CLRWDT");

}while(voltage<VOLON);//電池電壓小于35V時(shí)繼續(xù)保護(hù)

off=1;//置復(fù)位標(biāo)志

}

}

//------------電流環(huán)運(yùn)算子程序-----------------

voidCURPI()

{staticintcurep=0x00,curek=0x00,curuk=0x00;

uniondata{intpwm;

chara[2];}b;//定義電流環(huán)運(yùn)算寄存器

curpid=0;//清電流運(yùn)算標(biāo)志

curep=curek*CURB;//計(jì)算上一次偏差與比例系數(shù)的積

if(currenth<2)currenth=2;//如果采樣電流為零，則認(rèn)為有一個(gè)小電流以利于

//使轉(zhuǎn)速下降

currenth>>=1;

curek=gcur-currenth;//計(jì)算本次偏差

curuk=curuk+curek*CURA-curep;//按閉環(huán)PI運(yùn)算方式得到本次輸出結(jié)果，下

//面對(duì)結(jié)果進(jìn)行處理

if(curuk<0x00){//如果輸出小于零，則認(rèn)為輸出為零

curuk=0;CCPR1L=FULLDUTY;CCP1X=0;CCP1Y=0;

}

elseif(curuk-THL>=0){//如果輸出大于限幅值，則輸出最大電壓

curuk=THL;CCPR1L=0;CCP1X=0;CCP1Y=0;

}

else{//否則，按比例輸出相應(yīng)的高電平時(shí)間到CCPR1寄存器

b.pwm=THL-curuk;

b.pwm<<=1;

CCPR1L=b.a[1];//CCPR1L=(b.pwm>>8)&0x0ff;將PWM寄存器的高半字節(jié)

if(b.pwm&0x80!=0)CCP1X=1;

elseCCP1X=0;

if(b.pwm&0x40!=0)CCP1Y=1;

elseCCP1Y=0;

}

}

//---------------轉(zhuǎn)速環(huán)運(yùn)算子程序-----------------------

voidSPEPI()

{staticintspeep=0x00,speek=0x00,speuk=0x00;

inttsh1,speed1;//轉(zhuǎn)速寄存器定義

spepid=0;//清轉(zhuǎn)速運(yùn)算標(biāo)志

if(spe==1)speed1=0x00;//若轉(zhuǎn)速太低，則認(rèn)為轉(zhuǎn)速為零

elsespeed1=0x7f-speed;//否則計(jì)算實(shí)際轉(zhuǎn)速

if(speed1<0)speed1=0;

speep=speek*SPEB;

tsh1=tsh-0x38;//得到計(jì)算用的手柄值

speek=tsh1-speed1;

if(tsh1<0){speuk=0;gcur=0;}//當(dāng)手柄值低于1.1V時(shí)，則認(rèn)為手柄給定為零

else{//否則，計(jì)算相應(yīng)的轉(zhuǎn)速環(huán)輸出

if(tsh1>=GSPEH)//限制最大轉(zhuǎn)速

tsh1=GSPEH;

speuk=speuk+speek*SPEA-speep;//計(jì)算得轉(zhuǎn)速環(huán)輸出

if(speuk<=0X00){speuk=0x00;gcur=0x00;}//轉(zhuǎn)速環(huán)輸出處理

elseif(speuk>GCURHILO){//轉(zhuǎn)速環(huán)輸出限制，即限制最大電流約12A

speuk=GCURHILO;gcur=GCURH;}

else{//調(diào)速狀態(tài)時(shí)的輸出

gcur=(speuk>>4)&0x0ff;

}

}

}

//-----------主程序-------------------------

main()

{

for(;;){

INIT877();//單片機(jī)復(fù)位后，先對(duì)其進(jìn)行初始化

off=0;//清復(fù)位標(biāo)志

for(;off==0;){//復(fù)位標(biāo)志為零，則執(zhí)行下面程序，否則復(fù)位

if(curpid==1)CURPI();//電流PI運(yùn)算

elseif(spepid==1)SPEPI();//轉(zhuǎn)速PI運(yùn)算

elseif(lowpower==1)POWER();

elseif(shutdown==1)BREAKON();

asm("CLRWDT");

}

}

}

//---------中斷服務(wù)子程序---------------------

#pragmainterrupt_level1

voidinterruptINTS(void)

{

if(RBIF==1){RBIF=0;sample();}

elseif(ADIF==1)AD();

elseif(INTF==1){shutdown=1;INTF=0;}//剎車(chē)中斷來(lái)，置剎車(chē)標(biāo)志

設(shè)計(jì)思路：

目的

目前電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)各種功能無(wú)刷控制器琳瑯滿目，種類繁多。普通模擬專用芯片已是窮途末路，而利用單片機(jī)控制則能做到“只有想不到，不怕做不到”地步，五花八門(mén)的單片機(jī)紛紛推向電動(dòng)車(chē)這個(gè)新興的行業(yè)。我公司根據(jù)電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)的流行趨勢(shì)，制定了無(wú)刷控制器的設(shè)計(jì)方案。

功能概述

目前電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)上的控制器分有刷控制器和無(wú)刷控制器兩大類，由于有刷電機(jī)輸出扭距小，效率低，需要定期更換炭刷等諸多缺點(diǎn)而逐步被輸出扭距大、效率高、使用壽命長(zhǎng)的無(wú)刷電機(jī)取代。根據(jù)電動(dòng)車(chē)車(chē)型分簡(jiǎn)易車(chē)和豪華車(chē)型以及電動(dòng)摩托車(chē)，簡(jiǎn)易車(chē)功率一般在250W以下，而豪華車(chē)都在350W以上，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮。簡(jiǎn)易車(chē)的常用功能有1：1助力、巡航、電量及工作狀態(tài)顯示。

工作模式有自動(dòng)和手動(dòng)切換兩種。豪華車(chē)型根據(jù)客戶的隨意性有很多功能，主要有飛車(chē)保護(hù)、軟ABS剎車(chē)、反充電、雙動(dòng)力（檔位切換）、電機(jī)鎖（關(guān)閉電源電機(jī)鎖定）等。

為方便調(diào)試和防止非法解密，設(shè)計(jì)采用專用調(diào)試工具，外接一個(gè)帶有鍵盤(pán)和顯示器（數(shù)碼管）的工具來(lái)設(shè)定一些基本參數(shù)，如欠壓値、限流、相位選擇和工作電壓選擇等。可以利用單片機(jī)內(nèi)部或外接EEPROM保存設(shè)置參數(shù)。通過(guò)該調(diào)試工具達(dá)到系列產(chǎn)品的通用性。

主要技術(shù)參數(shù)

1基本功能

1.1工作電壓

鍵盤(pán)設(shè)定，分12、24、36、48、60、72V檔，根據(jù)輸入電壓采樣值，確定欠壓保護(hù)值，單節(jié)電池保護(hù)電壓為10.5V±0.5V，低于該值關(guān)閉輸出。由于取樣電壓有相應(yīng)的誤差，用鍵盤(pán)應(yīng)可以微調(diào)。欠壓工作方式：當(dāng)電源電壓低于設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉輸出，當(dāng)電源電壓滯回到大于設(shè)定值2V時(shí)，開(kāi)啟輸出。另一種方式為當(dāng)電源電壓低于電池容量的50％時(shí)，相應(yīng)縮減輸出脈寬，以10個(gè)百分點(diǎn)逐減，到設(shè)定值時(shí)減為零即關(guān)閉輸出，滯回則相反。

1.2調(diào)速電壓

調(diào)速把輸出電壓范圍為1～4.2V，控制器起點(diǎn)電壓應(yīng)高于1V，控制器的脈寬調(diào)制范圍應(yīng)設(shè)定為1.38～3.8V，大于3.8V輸出為全打開(kāi)。

1.3剎車(chē)斷電

分高電平、低電平和ABS三種方式，高、低電平控制方式由鍵盤(pán)設(shè)定，ABS單獨(dú)引腳控制，該功能如不用時(shí)，I/O口可以指定其它功能。

1.4限流

當(dāng)取樣信號(hào)到達(dá)設(shè)定點(diǎn)時(shí)，采用對(duì)PWM進(jìn)行遞減的方法，來(lái)減小電機(jī)電流，使輸出電流不超過(guò)設(shè)定值。即最大輸出電流恒定在設(shè)定點(diǎn)。設(shè)定值由鍵盤(pán)設(shè)定，以便調(diào)試。

1.5過(guò)流保護(hù)：

由于MCU單片機(jī)A/D采樣速度的因素造成輸出電流大于設(shè)定值，在這種情況下，設(shè)定一個(gè)保護(hù)值，關(guān)閉輸出，一般設(shè)定為大于限流值2～3A。此值應(yīng)由鍵盤(pán)設(shè)定。

1.6堵轉(zhuǎn)保護(hù)

限流值保持1～3秒后，關(guān)閉輸出。

1.7相角選擇

60度/120度選擇，鍵盤(pán)設(shè)定。

1.81：1助力

輸入3：2占空比的開(kāi)關(guān)信號(hào)1～5.5Hz對(duì)應(yīng)調(diào)速把的電壓信號(hào)為2～3.8V，根據(jù)輸入頻率的變化，改變輸出PWM的占空比，以控制騎行速度。

1.9巡航

手動(dòng)/自動(dòng)選擇由鍵盤(pán)設(shè)定，手動(dòng)按鈕低電平有效，按鈕按下2秒進(jìn)入手動(dòng)巡航方式；自動(dòng)巡航方式為調(diào)速把恒定在某一點(diǎn)8S后（信號(hào)電壓必須大于啟動(dòng)電壓），控制器自動(dòng)進(jìn)入巡航方式。

1.10限速

采用減小PWM脈寬的方法，此值由鍵盤(pán)微調(diào)，初始值定義為PWM最大值的45％。低電平為限速方式。

1.11故障指示

閃1正常、閃2剎車(chē)、閃3RAO、RBO、閃4下驅(qū)動(dòng)、閃5上驅(qū)動(dòng)、閃6缺相、閃7RBO、閃8欠壓。故障狀態(tài)指示利用專用調(diào)試器的指示燈指示。

1.12飛車(chē)保護(hù)

調(diào)速電壓＞4.5V，上電調(diào)速電壓＞1.5V關(guān)閉輸出保護(hù)。即當(dāng)調(diào)速把地線開(kāi)路和打開(kāi)電門(mén)鎖前調(diào)速把已轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)。

1.13反充電

滑行充電、EBS剎車(chē)充電、滑行充電選擇，用I/O端口選擇，低電平為滑行充電。輸出一個(gè)指示信號(hào)，指示燈亮為充電狀態(tài)。

2附加功能

2.1動(dòng)態(tài)顯示

1、故障顯示2、電量及騎行狀態(tài)顯示3、速度顯示（發(fā)光管）

2.2雙動(dòng)力

根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)定一個(gè)切換點(diǎn)，該切換點(diǎn)的值由鍵盤(pán)設(shè)定。

2.3檔位切換

由一個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)設(shè)定三檔的速度，初始狀態(tài)為最低速，按鈕的工作方式為按下按鈕開(kāi)關(guān)，松開(kāi)后進(jìn)入檔位狀態(tài)，檔位為循環(huán)方式。檔位速度可由鍵盤(pán)微調(diào)。

2.4指針儀表

速度分相線輸出、霍爾信號(hào)、單片機(jī)輸出。

2.5防盜鎖

輸入一個(gè)信號(hào)鎖定電機(jī)，推動(dòng)越快阻力越大（此功能或做成電機(jī)鎖，電鎖關(guān)閉后實(shí)現(xiàn)）。

2.6參數(shù)設(shè)定

顯示窗由兩部分組成第一部分為功能序號(hào)，第二部分為參數(shù)值，按鍵由三個(gè)按鈕分別代表模式、加、減，設(shè)置的參數(shù)保存在EEPROM存儲(chǔ)器中。設(shè)定器與單片機(jī)的通訊采用I2C方式。熟悉單片機(jī)知識(shí)階段：由于長(zhǎng)時(shí)間未溫習(xí)單片機(jī)的知識(shí)，有點(diǎn)生疏，所有實(shí)習(xí)第一周主要以溫習(xí)單片機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)為主，對(duì)以前所學(xué)知識(shí)有個(gè)全面的回顧和鞏固：?jiǎn)纹瑱C(jī)的概述2．MCS—51單片機(jī)的介紹解決難題階段：第一周對(duì)單片機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行了鞏固溫習(xí)，發(fā)現(xiàn)以前學(xué)的時(shí)候有些不懂的現(xiàn)在都能明白了，有種豁然開(kāi)朗的感覺(jué)，看來(lái)什么東西都得經(jīng)常看經(jīng)常回顧才能學(xué)得更牢固更透徹，第二周主要是對(duì)單片機(jī)知識(shí)更細(xì)致的理解和分析，對(duì)當(dāng)時(shí)學(xué)習(xí)是的每個(gè)重點(diǎn)都仔細(xì)的回憶，吃透，同時(shí)把一些容易弄混記錯(cuò)的知識(shí)點(diǎn)都進(jìn)行了批注分類，這個(gè)階段主要是對(duì)課本的溫習(xí)，在圖書(shū)館借的資料只是當(dāng)作一般的參考。在學(xué)習(xí)課本的過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)了很多知識(shí)點(diǎn)比較重要，如單片機(jī)的尋址方式、中斷系統(tǒng)、堆棧、串行口、系統(tǒng)擴(kuò)展等等，其中讓我感覺(jué)比較難的是中斷系統(tǒng)，因?yàn)橹袛嘞到y(tǒng)比較重要，而且內(nèi)容也比較多，所以我在復(fù)習(xí)的時(shí)候著重學(xué)習(xí)了單片機(jī)的中斷系統(tǒng)。（4）TF1：定時(shí)器T1溢出中斷請(qǐng)求。當(dāng)定時(shí)器T1產(chǎn)生溢出時(shí)，定時(shí)器MCS-51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)內(nèi)容比較多，4個(gè)中斷寄存器的每個(gè)位代表的意義和作用就已經(jīng)夠花時(shí)間去理解和區(qū)分的了，在復(fù)習(xí)的時(shí)候?yàn)榱四鼙M快把他們記住還把每個(gè)寄存器的各個(gè)位的定義都抄了一遍，把各個(gè)位的功能作用也都抄了一遍，這樣就有助于記憶，把中斷寄存器的知識(shí)復(fù)習(xí)了一遍后就是對(duì)中斷響應(yīng)過(guò)程的溫習(xí)，中斷響應(yīng)過(guò)程其實(shí)并不難，只要把課本上的中斷處理流程圖看明白，還有提到的一些注意事項(xiàng)記住就行了，至于定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的知識(shí)點(diǎn)主要在于理解熟記加練習(xí)，在練習(xí)中能更好的去理解他們的工作原理。總結(jié)階段：前兩周一直都是以單片機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)為復(fù)習(xí)重點(diǎn)，本人覺(jué)得只有把基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)扎實(shí)了，設(shè)計(jì)系統(tǒng)來(lái)才不會(huì)吃力，它也是我是否能把畢業(yè)設(shè)計(jì)做好的前提。第三周我主要是把精力放在了設(shè)計(jì)過(guò)程的了解和程序的設(shè)計(jì)上，設(shè)計(jì)過(guò)程比較容易學(xué)會(huì)，很多資料里都有提到，單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)一般可分為明確任務(wù)、歸并要求、機(jī)型選擇、軟硬件任務(wù)劃分、硬件軟件的設(shè)計(jì)、聯(lián)機(jī)仿真調(diào)試、排除故障、修改程序、固化程序、應(yīng)用系統(tǒng)脫機(jī)運(yùn)行等步驟，綜合來(lái)說(shuō)可分為4個(gè)步驟：總體方案確定：總體設(shè)計(jì)階段包括需求分析和方案論證等。需求分析和方案論證是單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作的開(kāi)始，也是工作的基礎(chǔ)。只有經(jīng)過(guò)深入細(xì)致的需求分析和周密而科學(xué)的方案論證，才能使系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作順利完成。方案論證是根據(jù)用戶要求，設(shè)計(jì)出符合現(xiàn)場(chǎng)條件的軟硬件方案；在選擇測(cè)量結(jié)果輸出方式上，既要滿足用戶要求，又要使系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、可靠，這是進(jìn)行方案論證與總體設(shè)計(jì)一貫堅(jiān)持的原則。硬件設(shè)計(jì)：硬件設(shè)計(jì)包括兩部分內(nèi)容，一是系統(tǒng)擴(kuò)展，二是系統(tǒng)配置，包括器件選擇、電路設(shè)計(jì)制作等。軟件設(shè)計(jì)：軟件設(shè)計(jì)是單片機(jī)開(kāi)發(fā)研制中工作量最大的，也是最困難的任務(wù)。軟件設(shè)計(jì)步驟一般分為系統(tǒng)定義、軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)、編寫(xiě)程序。期間要做的工作量比較大，所以一定要有個(gè)提綱，不至于在中途出錯(cuò)。系統(tǒng)調(diào)試：編制好的程序或焊接好的線路，不能按預(yù)計(jì)的那樣正常工作會(huì)經(jīng)常發(fā)生，這就需要查錯(cuò)和調(diào)試。調(diào)試時(shí)，應(yīng)將硬件和軟件分成幾部分，逐個(gè)進(jìn)行調(diào)試，各部分都調(diào)試通過(guò)后再進(jìn)行聯(lián)調(diào)。做單片機(jī)系統(tǒng)當(dāng)然不能沒(méi)有程序，單片機(jī)程序用的是匯編語(yǔ)言（也可以用C語(yǔ)言），所以匯編語(yǔ)言的學(xué)習(xí)也必不可少。在學(xué)習(xí)匯編語(yǔ)言之前，首先要學(xué)會(huì)各種指令，只有對(duì)指令有了一定的掌握，才能寫(xiě)出符合條件的程序，一般程序設(shè)計(jì)有幾個(gè)步驟：（1）分析題意確定算法；（2）根據(jù)算法畫(huà)出程序流程圖；（3）編寫(xiě)程序。前兩個(gè)步驟看似不重要，但它對(duì)理清思路，合理排版有很大作用，試想如果不事先確定算法和程序流程圖，在寫(xiě)程序的時(shí)候肯定會(huì)手忙腳亂，如果出錯(cuò)的話也會(huì)不知道在哪里出的，這樣的程序肯定不會(huì)起作用的，所以在給我們的系統(tǒng)編寫(xiě)程序的時(shí)候，一定要按著步驟一步一步的來(lái)。編寫(xiě)程序時(shí)還應(yīng)該注重添加注釋，因?yàn)橐粋€(gè)有商用價(jià)值的軟件，往往會(huì)被自己或團(tuán)隊(duì)內(nèi)的其他人員反復(fù)借用，反復(fù)修改；明晰的注釋，有利日后借用和修改。注釋關(guān)鍵有幾點(diǎn)：內(nèi)存單元分配使用、標(biāo)志定義、子程序的入口和出口、I/O的使用。這些都應(yīng)該有個(gè)明晰的清單，不至于在借用和修改時(shí)發(fā)生沖突，也利于排查軟件故障。對(duì)于較長(zhǎng)的程序，最好有段落目標(biāo)的標(biāo)注。以上是我在這次實(shí)習(xí)中著重學(xué)習(xí)的東西，其實(shí)還有很多，這里只是一些內(nèi)容比較重要，而且比較難的東西，自己在這段時(shí)間通過(guò)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)單片機(jī)，使我重新認(rèn)識(shí)到了單片機(jī)的重要性，以及單片機(jī)在未來(lái)的發(fā)展前景，這更加堅(jiān)定了我做單片機(jī)系統(tǒng)的決心，我相信經(jīng)過(guò)近一個(gè)月的學(xué)習(xí)，我會(huì)做出令自己滿意的單片機(jī)系統(tǒng)。無(wú)刷直流電機(jī)基礎(chǔ)引言無(wú)刷直流電機(jī)應(yīng)用及其廣泛，它可在家電、汽車(chē)、航空、醫(yī)療、工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備和儀器等各種各樣的行業(yè)中使用。從它的名稱我們可以看出，無(wú)刷直流電機(jī)是不用電刷進(jìn)行換向，而是采用電子器件進(jìn)行換向的。與有刷直流電機(jī)和異步電機(jī)相比，無(wú)刷直流電機(jī)有很多優(yōu)點(diǎn)，具體表現(xiàn)如下：更好的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速特性快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)高效率壽命長(zhǎng)工作無(wú)噪聲較高的轉(zhuǎn)速范圍本文將重點(diǎn)討論無(wú)刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性和它的主要應(yīng)用。附錄B是關(guān)于無(wú)刷直流電機(jī)的常用專業(yè)術(shù)語(yǔ)。無(wú)刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理無(wú)刷直流電機(jī)是同步電機(jī)的一種。也就是說(shuō)定子產(chǎn)生的磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場(chǎng)具有相同的頻率。無(wú)刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)有單相、兩相和三相。無(wú)論哪種結(jié)構(gòu)它的定子繞組數(shù)目和其類型相對(duì)應(yīng)。三相無(wú)刷直流電機(jī)是應(yīng)用最廣泛和最普遍的，本文重點(diǎn)討論三相無(wú)刷直流電機(jī)。定子無(wú)刷直流電機(jī)的定子是由定子沖片（鋼片疊加而成）和放置在各個(gè)槽中的繞組組成（如圖3所示）。一般無(wú)刷直流電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)和同功率的異步電機(jī)是相同的，不同只是它繞組的分布方式。大部分無(wú)刷直流電機(jī)的三相繞組是繞成星型的。每相繞組都是由若干個(gè)線圈組成的。每極下的繞組數(shù)目都是均等的。無(wú)刷直流電機(jī)根據(jù)其定子繞組驅(qū)動(dòng)電流的不同分為梯形和正弦波電機(jī)。不通的連接方式會(huì)產(chǎn)生不同類型的反電動(dòng)勢(shì)，具體參考“反電動(dòng)勢(shì)的定義”章節(jié)。從圖1和圖2中我們可以看出梯形波電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)是梯形的，正弦波電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)是正弦的。同樣，它們的相電流也是梯形和正弦的。但是正弦波電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩比梯形波電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩更加平滑。根據(jù)電機(jī)的額定功率，應(yīng)該選擇合適的輸入電壓。汽車(chē)、機(jī)器人等產(chǎn)品中電機(jī)的電壓是48V甚至低于48V，而在自動(dòng)化器械、家用電器等工業(yè)應(yīng)用中電機(jī)的電壓為大于等于100V。圖3無(wú)刷直流電機(jī)的定子圖1梯形波反電動(dòng)勢(shì)圖2正弦波反電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是由永磁體組成的，磁鋼的磁極N和S是交替放置的。根據(jù)所需要的磁場(chǎng)密度選擇合適的永磁體。鐵氧體是很常用的永磁體，隨著的科技的不斷進(jìn)步，稀土永磁體應(yīng)用越來(lái)越廣泛。鐵氧體永磁材料和稀土永磁體相比，它的價(jià)格比較低廉，但是磁通密度低，而稀土永磁體價(jià)格高，但是它得最大磁能積大，剩磁高，矯頑力搞。在同樣尺寸下，稀土永磁體比鐵氧體得到更高的轉(zhuǎn)矩。衫鈷永磁體和釹鐵硼永磁體是稀土永磁體中的代表。圖4是幾種不同的轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)。a、表面式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)b、內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)c、實(shí)心轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)霍爾傳感器與有刷直流電機(jī)不同，無(wú)刷直流電機(jī)的換向是可以電子控制的。無(wú)刷直流電機(jī)在運(yùn)行時(shí)，必須按一定順序給定子繞組通電。我們?nèi)绻擂D(zhuǎn)子的位置就可以在定子繞組上加相應(yīng)的的信號(hào)。轉(zhuǎn)子位置我們可以通過(guò)霍爾傳感器來(lái)確定。大部分無(wú)刷直流電機(jī)中嵌有3個(gè)霍爾傳感器。當(dāng)轉(zhuǎn)子永磁體磁極經(jīng)過(guò)霍爾傳感器時(shí)，傳感器就會(huì)給出一個(gè)高電平或者低電平，表明N極或S極經(jīng)過(guò)。根據(jù)霍爾傳感器得到的信號(hào)我們可以準(zhǔn)確的確定電機(jī)的換向。圖5無(wú)刷直流電機(jī)的橫截面圖5是一個(gè)無(wú)刷直流電機(jī)的橫截面，從圖中可以看出霍爾傳感器被固定在電機(jī)上。將霍爾傳感器嵌入定子的過(guò)程很復(fù)雜，因?yàn)檫@些霍爾傳感器相對(duì)轉(zhuǎn)子磁極的位置稍有不對(duì)齊，都會(huì)在判斷轉(zhuǎn)子位置時(shí)造成錯(cuò)誤。為了簡(jiǎn)化在定子上安裝霍爾傳感器的過(guò)程，有些電機(jī)可能除了主轉(zhuǎn)子磁體外，還在轉(zhuǎn)子上安裝霍爾傳感器磁體，它們的體積比轉(zhuǎn)子磁體小。每當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，霍爾傳感器就會(huì)產(chǎn)生和主磁體一樣的效果。霍爾傳感器磁體通常裝在PCB電路板上，固定在非驅(qū)動(dòng)裝的外殼蓋上，這使得用戶可以整體調(diào)整所有的霍爾傳感器，以便與轉(zhuǎn)子磁體對(duì)齊，從而獲得最佳性能。根據(jù)霍爾傳感器的位置，由兩種輸出。霍爾傳感器輸出信號(hào)之間的相移可以是600或者1200的電角度。電機(jī)制造商據(jù)此定義控制電機(jī)是應(yīng)遵循的換向順序。工作原理每次換向時(shí)，首先一相繞組接電源的正極，另一相繞組接負(fù)極，第三相繞組處于失電狀態(tài)。電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩由定子的合成磁動(dòng)勢(shì)和轉(zhuǎn)子永磁磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生的。理論上來(lái)說(shuō)，當(dāng)定子的合成磁動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)子永磁磁場(chǎng)在空間上相位相差900時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩就達(dá)到其峰值。而在兩磁場(chǎng)平行時(shí)最弱。為了保證電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，由定子繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)應(yīng)不斷變換位置，因?yàn)檗D(zhuǎn)子會(huì)向著與定子磁場(chǎng)平行的方向旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速特性圖6是一個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速特性圖，無(wú)刷直流電機(jī)有兩個(gè)轉(zhuǎn)矩參數(shù)需要確定:轉(zhuǎn)矩峰值（TP）和額定轉(zhuǎn)矩（Tr）。在連續(xù)運(yùn)行中，負(fù)載會(huì)增加直到達(dá)到電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩。在無(wú)刷直流電機(jī)中，轉(zhuǎn)矩在轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值之前保持不變。電機(jī)的最大轉(zhuǎn)速可以達(dá)到150%額定轉(zhuǎn)速，但是此時(shí)轉(zhuǎn)矩將降低。對(duì)于頻繁啟東、停止和反轉(zhuǎn)的電機(jī)，所需的轉(zhuǎn)矩大于其額定轉(zhuǎn)矩。需要大轉(zhuǎn)矩的時(shí)間通常很短，尤其是在電機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)起動(dòng)以及加速時(shí)。在此期間，需要額外的轉(zhuǎn)矩來(lái)克服負(fù)載和電機(jī)本身的慣性。圖6轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速特性無(wú)刷直流電機(jī)與其他電機(jī)的對(duì)比與有刷直流電機(jī)和異步電機(jī)相比，無(wú)刷直流電機(jī)有很多有點(diǎn)，也有一些缺點(diǎn)。相同機(jī)座下，無(wú)刷直流電機(jī)的輸出功率比有刷直流電機(jī)和異步電機(jī)大，它的使用壽命也較長(zhǎng)。由于其轉(zhuǎn)子上有永磁體，這樣與其他電機(jī)相比它的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量就要小點(diǎn)，這樣就改進(jìn)了電機(jī)加速與減速的特性，縮短了工作周期。由于沒(méi)有電刷裝置，空間相對(duì)變大，這就降低了維護(hù)難度。由于去除了電磁干擾，工作噪聲明顯低于有刷直流電機(jī)。表1將無(wú)刷直流電機(jī)和有刷直流電機(jī)進(jìn)行了對(duì)比，表2是無(wú)刷直流電機(jī)和異步電機(jī)之間的對(duì)比。表1無(wú)刷直流電機(jī)和有刷直流電機(jī)的對(duì)比特征無(wú)刷直流電機(jī)有刷直流電機(jī)換向使用霍爾傳感器電機(jī)換向電刷換向維護(hù)無(wú)電刷維護(hù)少定期維護(hù)壽命較長(zhǎng)較短轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩特性額定負(fù)載在任何轉(zhuǎn)速下工作特性都很平滑在高速時(shí)，電刷摩擦增加，有效轉(zhuǎn)矩下降輸出功率輸出功率高，由于定子有繞組散熱性能好輸出功率低，工作時(shí)溫度高轉(zhuǎn)動(dòng)慣量由于轉(zhuǎn)子上的永磁體，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量低受動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大調(diào)速范圍寬窄工作噪聲噪聲低電刷產(chǎn)生的電磁干擾，噪聲大成本由于使用永磁體，成本高低控制復(fù)雜簡(jiǎn)單控制設(shè)備一個(gè)驅(qū)動(dòng)控制器，一個(gè)調(diào)速控制器一個(gè)調(diào)速控制器表2無(wú)刷直流電機(jī)和異步電機(jī)的對(duì)比特征無(wú)刷直流電機(jī)異步電機(jī)轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩特性額定負(fù)載在任何轉(zhuǎn)速下工作特性都很平滑非線性，低速時(shí)轉(zhuǎn)矩較小輸出功率輸出功率高，由于定子有繞組散熱性能好由于定、轉(zhuǎn)子都有繞組，輸出功率低于無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量低動(dòng)態(tài)響應(yīng)差，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量高起動(dòng)電流額定，不需要專門(mén)的起動(dòng)電路起動(dòng)電流大概是額定值的7倍，一般需要星-角起動(dòng)器控制設(shè)備一個(gè)驅(qū)動(dòng)控制器，一個(gè)調(diào)速控制器一個(gè)調(diào)速控制器轉(zhuǎn)差同步，無(wú)轉(zhuǎn)差有一定轉(zhuǎn)差換向順序圖7表示霍爾傳感器信號(hào)相對(duì)反電動(dòng)勢(shì)和相電流變化的示例。圖8展示了按照霍爾傳感器信號(hào)應(yīng)遵循的切換順序。圖7中的時(shí)序與圖8是對(duì)應(yīng)的。每旋轉(zhuǎn)變化60電角度，其中一個(gè)霍爾傳感器就改變一次工作狀態(tài)。每個(gè)周期變化6次。每轉(zhuǎn)過(guò)60個(gè)電角度相電流變化一次。圖9是無(wú)刷直流電機(jī)控制器的原理圖。PIC18FXX31單片機(jī)控制功率開(kāi)關(guān)管Q0到Q5。這些功率開(kāi)關(guān)管可以是MOSFEFS管、IGBT或者是簡(jiǎn)單的雙極性晶體管。表3和表4是這些功率開(kāi)關(guān)管在A、B、C三相下導(dǎo)通的順序表。表3是電機(jī)正轉(zhuǎn)下的導(dǎo)通，表4是電機(jī)反轉(zhuǎn)下的導(dǎo)通。從圖9中可以看出，如果標(biāo)有PWMx的信號(hào)根據(jù)該順序在導(dǎo)通和關(guān)斷之間切換，則電機(jī)將以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行。電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，定子通入電流，永磁體轉(zhuǎn)子勵(lì)磁，兩個(gè)磁場(chǎng)在空間的作用產(chǎn)生合成磁勢(shì)，推動(dòng)轉(zhuǎn)子向前運(yùn)轉(zhuǎn)。要讓電機(jī)轉(zhuǎn)起來(lái)，必須按照一定的順序給電機(jī)三相繞組通電。連接到圖9中模數(shù)轉(zhuǎn)換器通道的電位器用于設(shè)置轉(zhuǎn)速基準(zhǔn)電壓。根據(jù)輸入電壓，我們可以計(jì)算出PWM的占空比。閉環(huán)控制可通過(guò)測(cè)量電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速來(lái)對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行閉環(huán)控制。首先計(jì)算設(shè)定轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)速間的誤差。可以用PID控制器放大轉(zhuǎn)速誤差，動(dòng)態(tài)調(diào)整PWM的占空比。對(duì)于低成本、低分辨率的轉(zhuǎn)速要求，可用霍爾信號(hào)測(cè)量轉(zhuǎn)速反饋。可以用PIC18FXX31單片機(jī)中定時(shí)器計(jì)算霍爾信號(hào)兩個(gè)邊沿間的時(shí)間，并用該時(shí)間計(jì)算電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。對(duì)于高分辨率轉(zhuǎn)速測(cè)量，可在電機(jī)上安裝光電式編碼器，它能給出具有90度相位差的兩個(gè)信號(hào)。用這些信號(hào)可以判定轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。圖7霍爾傳感器信號(hào)、反電動(dòng)勢(shì)、輸出轉(zhuǎn)矩、相電流與時(shí)序的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖8繞組與所加霍爾信號(hào)的關(guān)系圖9控制原理圖反電動(dòng)勢(shì)的定義當(dāng)一無(wú)刷直流電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，每個(gè)繞組都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反電動(dòng)勢(shì)，反電動(dòng)勢(shì)的極性是電壓的方向相反，反電動(dòng)勢(shì)主要依靠三個(gè)因素：1、轉(zhuǎn)子角速度；2、永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)；3、定子繞組的匝數(shù)。當(dāng)電機(jī)設(shè)計(jì)完成后，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)和定子繞組匝數(shù)是一個(gè)常數(shù)，則只有轉(zhuǎn)子角速度或者轉(zhuǎn)子速度影響反電動(dòng)勢(shì)的大小，即當(dāng)速度增加時(shí)，反電動(dòng)勢(shì)隨之增加，電機(jī)技術(shù)規(guī)范給出一個(gè)參數(shù)“反電動(dòng)勢(shì)系數(shù)”，這個(gè)系數(shù)可以根據(jù)一個(gè)給定轉(zhuǎn)速估計(jì)反電動(dòng)勢(shì)。繞組上的電勢(shì)差=激勵(lì)電壓-反電動(dòng)勢(shì)的值，設(shè)計(jì)電機(jī)時(shí)，反電動(dòng)勢(shì)系數(shù)是在電機(jī)以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)