51單片機(jī)STC15W408AS驅(qū)動(dòng)無(wú)感無(wú)刷電機(jī)BLDC

　　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，懶得用軟件畫了，還是手畫來(lái)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(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。

　　void PWM_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=22.8K

　　CL=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。

　　void CMP_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(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

　　}

　　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(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。

　　void StepXL(void) // 換相序列函數(shù)

　　{

　　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(jī)啟動(dòng)函數(shù)

　　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(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)。

　　void CMP_INT(void) interrupt 21 // 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++;

　　else Step=0;

　　StepXL();

　　}

　　ADC轉(zhuǎn)換結(jié)束后，必須軟件清除轉(zhuǎn)換標(biāo)志，再重新開啟ADC轉(zhuǎn)換

　　void ADC_ISR() interrupt 5

　　{

　　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)：

　　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(shù)：

　　void main(void)

　　{

　　uchar rec=0; // 定義串口接收數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)

　　{

　　rec=SBUF; // 把收到的數(shù)據(jù)給了rec

　　RI=0; // 串口接收標(biāo)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(dòng)命令

　　{

　　QiDong(); // 啟動(dòng)

　　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(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!