51单片机STC15W408AS驱动无感无刷电机BLDC

看到很多人在用C8051做无感无刷电机的驱动，今天瑞生给大家来个国产51单片机STC15W408AS驱动无刷电机的驱动资料吧！

1.硬件设计

主控单片机使用STC15W408AS，单片机自带硬件PWM模块、ADC模块和比较器模块，所以非常适合做无刷电机的驱动，主频35M，无需外部晶振和复位电路，接好VCC和GND就可以工作。半桥电路使用PMOS+NMOS的组合，PMOS为IRF9540，NMOS为IRF540.驱动芯片用TC4427A。

先在洞洞板上做实验吧。原理图如下所示，懒得用软件画了，还是手画来得快些。下面的图中，只画出了A相的桥，B相和C相的桥与A相一样。

依照原理图，焊接好的板子如下图所示：

2.软件设计

2.1PWM模块

PWM模块用来产生可调占空比，目的是为了给电机施加一定的电压，占空比越大，施加的电压越大，电机转的越快。反之，占空比越小，电机转的越慢。

voidPWM_Init(void){PWM0_L=0;PWM1_L=0;PWM2_L=0;CMOD=0X0C;//选择系统时钟/6为时钟源，即频率=35M/6/256=22.8KCL=0;//PCA计数器清零CH=0;PCA_PWM0=0X00;CCAP0H=0;//初始化占空比为0%H的值装载到L中CCAP0L=0;CCAPM0=0x42;//设置为PWM模式PCA_PWM1=0X00;CCAP1H=0;//初始化占空比为0%CCAP1L=0;CCAPM1=0x42;//设置为PWM模式PCA_PWM2=0X00;CCAP2H=0;//初始化占空比为0%CCAP2L=0;CCAPM2=0x42;//设置为PWM模式CR=1;}

2.2ADC模块和比较器模块

比较器用来做反电动势的过零检测，选择P5.4引脚为比较器的负输入端，选择ADC通道为比较器的正输入端。

voidCMP_Init(void)//比较器初始化函数{CMPCR1=0X8C;//打开比较器，把P5.4引脚设置为负输入端，ADC通道为正输入端CMPCR2=50;//延时消抖时间设置}

voidADC_Init(void)//ADC模块初始化{P1ASF=0X38;//开通P1.3P1.4P1.5端口的模拟输入端}

2.3六步时序换相

BLDC的六步时序为AB AC BC BA CA CB,下面程序中，分别用0~5表示每一步。

voidStepXL(void)//换相序列函数{switch(Step){case0://ABCCAP0H=PWM_Value;CCAP1H=0;CCAP2H=0;//打开A相的高端PWM0_L=0;PWM2_L=0;PWM1_L=1;//打开B相的低端ADC_CONTR=0XED;//选择P1.5作为ADC输入即c相电压CMPCR1=0x9c;//使能下降沿中断break;case1://ACCCAP0H=PWM_Value;CCAP1H=0;CCAP2H=0;//打开A相的高端PWM0_L=0;PWM1_L=0;PWM2_L=1;//打开C相的低端ADC_CONTR=0XEC;//选择P1.4作为ADC输入即B相电压CMPCR1=0xac;//使能上升沿中断break;case2://BCCCAP0H=0;CCAP2H=0;CCAP1H=PWM_Value;//打开B相的高端PWM0_L=0;PWM1_L=0;PWM2_L=1;//打开C相的低端ADC_CONTR=0XEB;//选择P1.3作为ADC输入即a相电压CMPCR1=0x9c;//使能下降沿中断break;case3://BACCAP0H=0;CCAP2H=0;CCAP1H=PWM_Value;//打开B相的高端PWM1_L=0;PWM2_L=0;PWM0_L=1;//打开A相的低端ADC_CONTR=0XED;//选择P1.5作为ADC输入即c相电压CMPCR1=0xac;//使能上升沿中断break;case4://CACCAP0H=0;CCAP1H=0;CCAP2H=PWM_Value;//打开C相的高端PWM1_L=0;PWM2_L=0;PWM0_L=1;//打开A相的低端ADC_CONTR=0XEC;//选择P1.4作为ADC输入即B相电压CMPCR1=0x9c;//使能下降沿中断break;case5://CBCCAP0H=0;CCAP1H=0;CCAP2H=PWM_Value;//打开C相的高端PWM0_L=0;PWM2_L=0;PWM1_L=1;//打开B相的低端ADC_CONTR=0XEB;//选择P1.3作为ADC输入即a相电压CMPCR1=0xac;//使能上升沿中断break;default:break;}}

2.4电机启动函数

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;i
2.5闭环控制
电机启动以后，需要闭环控制电机的通电时序和速度。这个在比较器的中断函数里面实现。
voidCMP_INT(void)interrupt21//比较器中断函数{CMPCR1&=~0X40;//需软件清除中断标志位if(Step<5)Step++;elseStep=0;StepXL();}
ADC转换结束后，必须软件清除转换标志，再重新开启ADC转换
voidADC_ISR()interrupt5{ADC_CONTR&=0xEF;//清ADC转换标志ADC_CONTR|=0X08;//启动ADC转换}
2.6通信控制接口
用电脑上的串口调试助手给单片机串口发送“启动”“加速”“减速”“停止”命令。这个功能放到主函数while循环中。
串口初始化函数：
voidserial_open(void){SCON=0X50;//工作在串口模式AUXR|=0X04;//TL2=0X71;//9600@35MHzTH2=0Xfc;AUXR|=0X10;}
主函数：
voidmain(void){ucharrec=0;//定义串口接收数据变量PWM_Init();//初始化PWMADC_Init();//初始化ADCCMP_Init();//初始化比较器serial_open();//打开串口while(1){if(RI)//如果串口收到数据{rec=SBUF;//把收到的数据给了recRI=0;//串口接收标志清0if(rec==0x22)//加速命令{if(PWM_Value<250){PWM_Value++;//增加占空比}}elseif(rec==0x33)//减速命令{if(PWM_Value>10){PWM_Value--;//减小占空比}}elseif(rec==0x11)//启动命令{QiDong();//启动ENABLE_CMP_INT;//允许比较器中断EA=1;//打开全局中断}elseif(rec==0x44)//停止命令{CCAP0H=0;CCAP1H=0;CCAP2H=0;//占空比都置0EA=0;//关闭全局中断DISABLE_CMP_INT;//关闭比较器中断}}}}
3.总结
上面的软件和硬件，只是实现了简单的控制转动。缺点：1.没有任何的保护程序，比如电流检测、堵转保护等。我在做实验的过程中，烧了2个PMOS、1个NMOS、3个TC4427A.2.比较器过0直接换相，有些提前。电机转动噪音比较大。期待日后改进吧！