bicycle.c

用PICC编写的MICROCHIP单片机控制的无刷电机驱动的电动自行车控制例程.

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//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,看门狗以及6个通用I/O口
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#include	<pic.h>
#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 0xff	//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1.1V,TSON*2为刹车后手柄开启电压,即2.2V
#define VOLON 0X4c	//低电压保护重开电压3.0V即33V
#define VOLOFF 0X49	//低电压保护关断电压2.86V即31.5V

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=0XFF;	  //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=0XFF;	  //初始时PWM输出全高
  CCP1CON=0XFF;   //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1分频
  CCPR2H=0X08;
  CCPR2L=0X00;	  //电流采样周期设置为TAD=512μs
  PR2=0XC7;	  //PWM频率设置为5kHz
  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=0xff;  //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256μs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1000000μs/(512μs*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2.2V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<VOLOFF) 	//电池电压小于3*k(V)时保护
   { 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<VOLON); //电池电压小于35V时继续保护
     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)&0xff;将PWM寄存器的高半字节
     			//送到CCPR1L寄存器
     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1.1V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12A
      {	speuk=GCURHILO;gcur=GCURH;}
     else 	                        //调速状态时的输出
      { gcur=(speuk>>4)&0xff;}
   }
}

//-----------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
}