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AVR单片机控制的电动自行车驱动系统

2011/9/9 14:31:08

#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,
 

//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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