利用SPMC75F2413A單片機來開發(fā)直流變頻洗衣機的原理和方法

4.4 水位檢測電路
圖4-5為洗衣機的水位檢測電路，CON4連接水位傳感器，水壓大小產(chǎn)生LC 震蕩，壓力越小則頻率越大，反之亦然。當(dāng)接近零水位時，輸出頻率約在27.8KHz。此頻率通過F/V 轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換為模擬電壓輸入至芯片內(nèi)ADC 模塊來計算水位高低。
F/V 轉(zhuǎn)換電路由IC7所產(chǎn)生，電路組件R33 與C36 形成輸入端高通濾波器以濾除直流電壓，輸出電壓大小由R30、C33 與輸入頻率決定，電壓計算式為: Vo = R30 x C33 x Vcc x Fin；其中Vcc 為+5V、Fin 為輸入頻率。

圖4-5 水位檢測電路

5系統(tǒng)軟件設(shè)計
變頻洗衣機控制器主要以雙MCU 設(shè)計，兩控制器通過串行通訊交換訊息與系統(tǒng)控制，設(shè)定SPCE061A 面板控制器為主機，SPMC75F2413A 馬達驅(qū)動控制器為從機。主機負責(zé)整個傳輸?shù)倪^程；從機端負責(zé)接收主機端傳送的命令并執(zhí)行，且需響應(yīng)相對應(yīng)的ACK 訊號給主機，相對地。當(dāng)使用者在面板控制器上下達對應(yīng)的運轉(zhuǎn)命令后，從機負責(zé)執(zhí)行，當(dāng)有異常狀況發(fā)生時，從機實時回報或直接能夠由主機檢知，利用顯示電路通知使用者。
因此本系統(tǒng)的軟件開發(fā)包括針對馬達驅(qū)動、通訊格式與通訊狀態(tài)機切換、洗衣機狀態(tài)機切換、按鍵掃瞄與狀態(tài)顯示等程序為主；以下將針對DMC 控制器與PANEL 控制器重要的程序給予說明。
5.1 直流無刷馬達驅(qū)動程序
在DMC 控制器主要負責(zé)直流變頻馬達驅(qū)動，可區(qū)分為兩大部分：內(nèi)回路的電壓控制與外回路的速度控制。內(nèi)回路電壓控制系針對偵測到的馬達轉(zhuǎn)子位置(由霍爾組件讀取得到)，由于馬達轉(zhuǎn)子為永久磁石結(jié)構(gòu)，因此由微控制器所輸出的電壓訊號需對應(yīng)于所讀取到的霍爾組件訊號，在實際的設(shè)計例中是以定時器Timer3 產(chǎn)生4000Hz 的固定周期的中斷時間，在每次中斷程序中會對霍爾組件輸入接口作讀取的動作，并輸出相應(yīng)的電壓H/L與PWM 訊號，此程序以有限狀態(tài)機實現(xiàn)，共區(qū)分3 個狀態(tài)為PHSIDLE、PHSHOLD 與PHSRUN，在PHSIDLE 主要工作在禁能DMC 驅(qū)動器并對調(diào)控參數(shù)進行初始化，PHSHOLD 狀態(tài)在保證產(chǎn)生自舉電壓，而PHSRUN 則是真正產(chǎn)生120 度方波訊號，詳細程序流程可參考如圖5-1 所示。

圖5-1 狀態(tài)切換流程

5.2 馬達轉(zhuǎn)速計算與控制程序
洗衣機的直流無刷馬達為同步馬達，亦即馬達的機械轉(zhuǎn)速與磁場旋轉(zhuǎn)頻率為同步的。因此可根據(jù)馬達的霍爾位置訊號計算脈波寬度的時間即可計算出馬達的實際轉(zhuǎn)速，達到閉回路的速度控制。利用SPMC75F2413A的PDC0中斷做相位檢測，TPM2定時器中斷計時來完成位置檢測和速度計算。圖5-2為PDC0和TPM2中斷流程。

圖5.2 PDC0和TPM2中斷流程

其中PDC0_PDCINT_ISR()負責(zé)檢測霍爾組件的脈波寬度，TMR2_TPRINT_ISR()負責(zé)當(dāng)馬達轉(zhuǎn)速變化時更新實際轉(zhuǎn)速值并作控制。
5.3串行通訊程序
DMC控制器和PANEL 控制器通過UART交換訊息，采用CRC校驗方式，所有的通訊動作的起始、中止與異常檢出皆由PANEL 控制器所主導(dǎo)。
DMC 控制器以環(huán)形隊列(circular queue)存儲數(shù)據(jù)，串行字符是以中斷接收并儲存在的緩沖區(qū)中。DMC 控制器檢查所收到的串行字符命令，若所收到的字符組正確無誤，則對相應(yīng)的命令回應(yīng)給PANEL 控制器，若是接收為有效的命令，則執(zhí)行Decode_RxStream()程序以譯碼出控制命令與數(shù)據(jù)，并對PANEL 控制器發(fā)出ACK訊號；反之，若接收為無效的命令，則對PANEL 控制器發(fā)出NACK 的訊息，以利PANEL 控制器作訊息的控制與再傳送的動作。程序流程圖如圖5-3 所示。

圖5-3 串行通訊程序流程