bike.c

PIC单片机电动车解决方案

#include	<pic.h>
//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1分频
	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<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35 V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)&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
}