AVR单片机控制的电动自行车驱动系统
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#i nclude
#i nclude
//电动车双闭环程序，采用双闭环方式控制电机，以得到最好的zh转速性能，并且可以
//限制电机的最大电流。本应用程序用到两个CCP部件，其中CCP1用于PWM输出，以控
//制电机电压；CCP2用于触发AD，定时器TMR2、TMR1，INT中断，RB口电平变化中断，
//看门狗以及6个通用I/O口
#define AND 0xe0 //状态采集5，6，7位
#define CURA 0X0a //电流环比例和积分系数之和
#define CURB 0X09 //电流环比例系数
#define THL 0X6400 //电流环最大输出
#define FULLDUTY 0X0FF //占空比为1时的高电平时间
#define SPEA 0X1d //转速环比例和积分系数之和
#define SPEB 0X1c //转速环比例系数
#define GCURHILO 0X0330 //转速环最大输出
#define GCURH 0X33 //最大给定电流
#define GSPEH 0X67 //最大转速给定
#define TSON 0X38 //手柄开启电压1.1 V，TSON*2为刹车后手柄开启电压，即
//2.2 V
#define VOLON 0X4c //低电压保护重开电压3.0 V即33 V
#define VOLOFF 0X49 //低电压保护关断电压2.86 V即31.5 V
volatile unsigned char DELAYH,DELAYL,oldstate,speed,
speedcount,tsh,count_ts,count_vol,gcur,currenth,
voltage; //寄存器定义
static bit sp1,spe,ts,volflag,spepid,lowpower,
off,shutdown,curpid; //标志位定义
static volatile unsigned char new[10]={0xaf,0xbe,0xff,0x7e,0xcf,
0xff,0xd7,0x77,0xff,0xff}; //状态寄存器表
//------------PIC16F877初始化子程序------------
void INIT877()
{
PORTC=0X0FF; //关断所有MOSFET
TRISC=0X02; //设置C口输出
PIE1=0X00; //中断寄存器初始化，关断所有中断
TRISA=0XCF; //设置RA4,RA5 输出
TRISB=0XEF; //RB 口高三位输入，采集电机三相的霍尔信号
PORTC=new[(PORTB&AND)>>5];//采集第一次霍尔信号，并输出相应的信号，导通
//两个MOS管
T2CON=0X01; //TMR2 4分频
CCPR1L=0X0FF; //初始时PWM输出全高
CCP1CON=0X0FF; //CCP1设置为PWM方式
CCP2CON=0X0B; //CCP2设置为特殊方式，以触发AD
ADCON0=0X81; //AD时钟为32分频,且AD使能,选择AN0通道采集手
//柄电压
TMR2=0X00; //TMR2寄存器初始化
TMR1H=0X00; //TMR1寄存器初始化
TMR1L=0X00;
T1CON=0X00; //TMR1为
CCPR2H=0X08;
CCPR2L=0X00; //电流采样周期设置为TAD=512 μs
PR2=0XC7; //PWM频率设置为5 kHz
ADCON1=0X02; //AD结果左移
OPTION=0XFB; //INT上升沿触发
TMR2ON=1; //PWM开始工作
INTCON=0XD8; //中断设置GIE=1,PEIE=1,RBIE=1
ADIE=1; //AD中断使能
speedcount=0x00; //转速计数寄存器
speed=0x7f; //转速保持寄存器
spe=1; //低速标志位
sp1=1; //低速标志位
oldstate=0x0ff; //初始状态设置，区别于其他状态
count_ts=0x08; //电流采样8次,采集1次手柄
count_vol=0x00; //采样256次手柄,采集1次电池电压
ts=1; //可以采集手柄值的标志位
ADGO=1; //AD采样使能
TMR1ON=1; //CCP2部件开始工作
}
//------------延时子程序---------------
#pragma interrupt_level 1
void DELAY1(x)
char x;
{
DELAYH=x; //延时参数设置
#asm
DELAY2 MOVLW 0X06
MOVWF _DELAYL
DELAY1 DECFSZ _DELAYL
GOTO DELAY1
DECFSZ _DELAYH
GOTO DELAY2
#endasm
}
//-----------状态采集子程序----------------------
void sample()
{
char state1,state2,state3,x;
do {
x=1;
state1=(PORTB&AND); //霍尔信号采集
DELAY1(x);
state2=(PORTB&AND);
}while(state1-state2); //当三次采样结果不相同时继续采集状态
if(state1-oldstate!=0) //看本次采样结果是否与上次相同，不同
//则执行
{oldstate=state1; //将本次状态设置为旧状态
state1=(oldstate>>5);
PORTC=new[state1]; //C口输出相应的信号触发两个MOS管
if(sp1==1){spe=1;sp1=0;}
else { //如果转速很低，则spe置1
spe=0;sp1=0;
speedcount<<=1;
state3=(TMR1H>>2); //否则，spe=0,计转速
speed=speedcount+state3; //speed寄存器为每256 μs加1
}
speedcount=0;
}
}
//-----------------AD采样子程序----------------------
void AD()
{
char x;
ADIF=0; //清AD中断标志位
if(ts==1){ //如果为手柄采样，则采样手柄值
CHS0=1; //选择电流采样通道
count_vol=count_vol+1; //电池采样计数寄存器
spepid=1; //置转速闭环运算标志
ts=0;tsh=ADRESH; //存手柄值
if(count_vol==0) { //如果电池采样时间到，则选择AN2通道，采集电池电压
CHS0=0;CHS1=1;volflag=1;x=1;DELAY1(x);ADGO=1;
}
}
else if(volflag==1) { //电池采样完毕，进行相应的处理
CHS1=0;CHS0=1;volflag=0;voltage=ADRESH;lowpower=1;
}
else
{ //否则，中断为采样电流中断
speedcount=speedcount+1; //speedcount寄存器加1，作为测量转速用
if(speedcount>0x3d)
sp1=1; //如果转速低于1 000 000 μs/(512 μs*3eh*3)
// 则认为为低速状态
currenth=ADRESH;
curpid=1;
count_ts=count_ts-1;
if(count_ts==0) { //如果手柄时间到，则转入手柄采样通道
CHS0=0;count_ts=0x08;ts=1;x=1;DELAY1(x);ADGO=1;
}
}
}
//-------------刹车处理子程序------------------
void BREAKON()
{
char x;
off=0; //off清零，如果是干扰则不复位
shutdown=0;
if(RB0==1) { //如果刹车信号为真，则停止输出电压
ADIE=0; //关AD中断
INTE=0; //关刹车中断
CCPR1L=FULLDUTY; //输出电压0
TMR1ON=0; //关CCP2，不再触发AD
for(;ADGO==1;) continue; //如正在采样，则等待采样结束
ADIF=0; //ADIF位清零
CHS0=0; //选择通道0采样手柄
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); //当手柄值大于2.2 V或刹车仍旧继续时,执行以
//上语句
off=1; //置复位标志
}
}
//---------欠保护子程序-------------------
void POWER()
{
char x;
lowpower=0;
voltage>>=1; //电压值换为7位，以利于单字节运算
if(voltage 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 off=1; //置复位标志
}
}
//------------电流环运算子程序-----------------
void CURPI()
{
static int curep=0x00,curek=0x00,curuk=0x00;
union data{int pwm;
char a[2];}b; //定义电流环运算寄存器
curpid=0; //清电流运算标志
curep=curek*CURB; //计算上一次偏差与比例系数的积
if(currenth<2)currenth=2; //如果采样电流为零，则认为有一个小电
流以利于
//使转速下降
currenth>>=1;
curek=gcur-currenth; //计算本次偏差
curuk=curuk+curek*CURA-curep; //按闭环PI运算方式得到本次输出结果，
下
//面对结果进行处理
if(curuk<0x00) { //如果输出小于零，则认为输出为零
curuk=0;CCPR1L=FULLDUTY;CCP1X=0;CCP1Y=0;
}
else if(curuk-THL>=0)
{ //如果输出大于限幅值，则输出最大电压
curuk=THL;CCPR1L=0;CCP1X=0;CCP1Y=0;
}
else { //否则，按比例输出相应的高电平时间到CCPR1寄存器
b.pwm=THL-curuk;
b.pwm<<=1;
CCPR1L=b.a[1]; //CCPR1L=(b.pwm>>8)&0x0ff;将PWM寄存器的高半字节
if(b.pwm&0x80!=0) CCP1X=1;
else CCP1X=0;
if(b.pwm&0x40!=0) CCP1Y=1;
else CCP1Y=0;
}
}
//---------------转速环运算子程序-----------------------
void SPEPI()
{
static int speep=0x00,speek=0x00,speuk=0x00;
int tsh1,speed1; //转速寄存器定义
spepid=0; //清转速运算标志
if(spe==1)
speed1=0x00; //若转速太低，则认为转速为零
else speed1=0x7f-speed; //否则计算实际转速
if(speed1<0) speed1=0;
speep=speek*SPEB;
tsh1=tsh-0x38; //得到计算用的手柄值
speek=tsh1-speed1;
if(tsh1<0) {speuk=0;gcur=0;} //当手柄值低于1.1 V时，则认为手柄给定为零
else { //否则，计算相应的转速环输出
if(tsh1>=GSPEH) //限制最大转速
tsh1=GSPEH;
speuk=speuk+speek*SPEA-speep; //计算得转速环输出
if(speuk<=0X00) {speuk=0x00;gcur=0x00;}//转速环输出处理
else if(speuk>GCURHILO) { //转速环输出限制，即限制最大电流约12
A
speuk=GCURHILO;gcur=GCURH;}
else { //调速状态时的输出
gcur=(speuk>>4)&0x0ff;
}
}
}
//-----------主程序-------------------------
main()
{
for(;;){
INIT877(); //单片机复位后，先对其进行初始化
off=0; //清复位标志
for(;off==0;) { //复位标志为零，则执行下面程序，否则复位
if(curpid==1) CURPI(); //电流PI运算
else if(spepid==1) SPEPI(); //转速PI运算
else if(lowpower==1) POWER();
else if(shutdown==1) BREAKON();
asm("CLRWDT");
}
}
}
//---------中断服务子程序---------------------
#pragma interrupt_level 1
void interrupt INTS(void)
{
if(RBIF==1) {RBIF=0;sample();}
else if(ADIF==1) AD();
else if(INTF==1)
{shutdown=1;INTF=0;} //刹车中断来，置刹车标志
}
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