第14章 單片機控制的電動自行車驅動系統

14.4.4 C語言程序

include

//電動車雙閉環程序，采用雙閉環方式控制電機，以得到最好的zh轉速性能，并且可以
//限制電機的最大電流。本應用程序用到兩個CCP部件，其中CCP1用于PWM輸出，以控
//制電機電壓；CCP2用于觸發AD，定時器TMR2、TMR1，INT中斷，RB口電平變化中斷，
//看門狗以及6個通用I/O口
define AND 0xe0 //狀態采集5，6，7位
define CURA 0X0a //電流環比例和積分系數之和
define CURB 0X09 //電流環比例系數
define THL 0X6400 //電流環最大輸出
define FULLDUTY 0X0FF //占空比為1時的高電平時間
define SPEA 0X1d //轉速環比例和積分系數之和
define SPEB 0X1c //轉速環比例系數
define GCURHILO 0X0330 //轉速環最大輸出
define GCURH 0X33 //最大給定電流
define GSPEH 0X67 //最大轉速給定
define TSON 0X38 //手柄開啟電壓1.1 V，TSON*2為剎車后手柄開啟電壓，即
//2.2 V
define VOLON 0X4c //低電壓保護重開電壓3.0 V即33 V
define VOLOFF 0X49 //低電壓保護關斷電壓2.86 V即31.5 V
volatile unsigned char DELAYH,DELAYL,oldstate,speed,
speedcount,tsh,count_ts,count_vol,gcur,currenth,
voltage; //寄存器定義
static bit sp1,spe,ts,volflag,spepid,lowpower,
off,shutdown,curpid; //標志位定義
static volatile unsigned char new[10]={0xaf,0xbe,0xff,0x7e,0xcf,
0xff,0xd7,0x77,0xff,0xff}; //狀態寄存器表
//——————PIC16F877初始化子程序——————
void INIT877()
{
PORTC=0X0FF; //關斷所有MOSFET
TRISC=0X02; //設置C口輸出
PIE1=0X00; //中斷寄存器初始化，關斷所有中斷
TRISA=0XCF; //設置RA4,RA5 輸出
TRISB=0XEF; //RB 口高三位輸入，采集電機三相的霍爾信號
PORTC=new[(PORTB&AND)>>5]; //采集第一次霍爾信號，并輸出相應的信號，導通
//兩個MOS管
T2CON=0X01; //TMR2 4分頻
CCPR1L=0X0FF; //初始時PWM輸出全高
CCP1CON=0X0FF; //CCP1設置為PWM方式
CCP2CON=0X0B; //CCP2設置為特殊方式，以觸發AD
ADCON0=0X81; //AD時鐘為32分頻,且AD使能,選擇AN0通道采集手
//柄電壓
TMR2=0X00; //TMR2寄存器初始化
TMR1H=0X00; //TMR1寄存器初始化
TMR1L=0X00;
T1CON=0X00; //TMR1為1分頻
CCPR2H=0X08;
CCPR2L=0X00; //電流采樣周期設置為TAD=512 μs
PR2=0XC7; //PWM頻率設置為5 kHz
ADCON1=0X02; //AD結果左移
OPTION=0XFB; //INT上升沿觸發
TMR2ON=1; //PWM開始工作
INTCON=0XD8; //中斷設置GIE=1,PEIE=1,RBIE=1
ADIE=1; //AD中斷使能
speedcount=0x00; //轉速計數寄存器
speed=0x7f; //轉速保持寄存器
spe=1; //低速標志位
sp1=1; //低速標志位
oldstate=0x0ff; //初始狀態設置，區別于其他狀態
count_ts=0x08; //電流采樣8次,采集1次手柄
count_vol=0x00; //采樣256次手柄,采集1次電池電壓
ts=1; //可以采集手柄值的標志位
ADGO=1; //AD采樣使能
TMR1ON=1; //CCP2部件開始工作
}
//——————延時子程序———————-

pragma interrupt_level 1

void DELAY1(x)
char x;
{
DELAYH=x; //延時參數設置

asm

DELAY2 MOVLW 0X06
MOVWF _DELAYL
DELAY1 DECFSZ _DELAYL
GOTO DELAY1
DECFSZ _DELAYH
GOTO DELAY2

endasm

}
//—————-狀態采集子程序———————————
void sample()
{
char state1,state2,state3,x;
do {
x=1;
state1=(PORTB&AND); //霍爾信號采集
DELAY1(x);
state2=(PORTB&AND);
}while(state1-state2); //當三次采樣結果不相同時繼續采集狀態
if(state1-oldstate!=0) //看本次采樣結果是否與上次相同，不同
//則執行
{oldstate=state1; //將本次狀態設置為舊狀態
state1=(oldstate>>5);
PORTC=new[state1]; //C口輸出相應的信號觸發兩個MOS管
if(sp1==1){spe=1;sp1=0;}
else { //如果轉速很低，則spe置1
spe=0;sp1=0;
speedcount<<=1;
state3=(TMR1H>>2); //否則，spe=0,計轉速
speed=speedcount+state3; //speed寄存器為每256 μs加1
}
speedcount=0;
}
}
//————————-AD采樣子程序———————————
void AD()
{
char x;
ADIF=0; //清AD中斷標志位
if(ts==1){ //如果為手柄采樣，則采樣手柄值
CHS0=1; //選擇電流采樣通道
count_vol=count_vol+1; //電池采樣計數寄存器
spepid=1; //置轉速閉環運算標志
ts=0;tsh=ADRESH; //存手柄值
if(count_vol==0) { //如果電池采樣時間到，則選擇AN2通道，采集電池電壓
CHS0=0;CHS1=1;volflag=1;x=1;DELAY1(x);ADGO=1;
}
}
else if(volflag==1) { //電池采樣完畢，進行相應的處理
CHS1=0;CHS0=1;volflag=0;voltage=ADRESH;lowpower=1;
}
else { //否則，中斷為采樣電流中斷
speedcount=speedcount+1; //speedcount寄存器加1，作為測量轉速用
if(speedcount>0x3d) sp1=1; //如果轉速低于1 000 000 μs/(512 μs3eh3)
// 則認為為低速狀態
currenth=ADRESH;
curpid=1;
count_ts=count_ts-1;
if(count_ts==0) { //如果手柄時間到，則轉入手柄采樣通道
CHS0=0;count_ts=0x08;ts=1;x=1;DELAY1(x);ADGO=1;
}
}
}
//——————-剎車處理子程序—————————
void BREAKON()
{
char x;
off=0; //off清零，如果是干擾則不復位
shutdown=0;
if(RB0==1) { //如果剎車信號為真，則停止輸出電壓
ADIE=0; //關AD中斷
INTE=0; //關剎車中斷
CCPR1L=FULLDUTY; //輸出電壓0
TMR1ON=0; //關CCP2，不再觸發AD
for(;ADGO==1;) continue;//如正在采樣，則等待采樣結束
ADIF=0; //ADIF位清零
CHS0=0; //選擇通道0采樣手柄
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); //當手柄值大于2.2 V或剎車仍舊繼續時,執行以
//上語句
off=1; //置復位標志
}
}
//————-欠保護子程序—————————-
void POWER()
{
char x;
lowpower=0;
voltage>>=1; //電壓值換為7位，以利于單字節運算
if(voltage //電池電壓小于3k(V)時保護
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 //電池電壓小于35 V時繼續保護
off=1; //置復位標志
}
}
//——————電流環運算子程序————————-
void CURPI()
{ static int curep=0x00,curek=0x00,curuk=0x00;
union data{int pwm;
char a[2];}b; //定義電流環運算寄存器
curpid=0; //清電流運算標志
curep=curekCURB; //計算上一次偏差與比例系數的積
if(currenth<2)currenth=2; //如果采樣電流為零，則認為有一個小電流以利于 //使轉速下降 currenth>>=1;
curek=gcur-currenth; //計算本次偏差
curuk=curuk+curekCURA-curep; //按閉環PI運算方式得到本次輸出結果，下
//面對結果進行處理
if(curuk<0x00) { //如果輸出小于零，則認為輸出為零 curuk=0;CCPR1L=FULLDUTY;CCP1X=0;CCP1Y=0; } else if(curuk-THL>=0) { //如果輸出大于限幅值，則輸出最大電壓
curuk=THL;CCPR1L=0;CCP1X=0;CCP1Y=0;
}
else { //否則，按比例輸出相應的高電平時間到CCPR1寄存器
b.pwm=THL-curuk;
b.pwm<<=1;
CCPR1L=b.a[1]; //CCPR1L=(b.pwm>>8)&0x0ff;將PWM寄存器的高半字節
if(b.pwm&0x80!=0) CCP1X=1;
else CCP1X=0;
if(b.pwm&0x40!=0) CCP1Y=1;
else CCP1Y=0;
}
}
//———————-轉速環運算子程序———————————-
void SPEPI()
{ static int speep=0x00,speek=0x00,speuk=0x00;
int tsh1,speed1; //轉速寄存器定義
spepid=0; //清轉速運算標志
if(spe==1) speed1=0x00; //若轉速太低，則認為轉速為零
else speed1=0x7f-speed; //否則計算實際轉速
if(speed1<0) speed1=0;
speep=speekSPEB;
tsh1=tsh-0x38; //得到計算用的手柄值
speek=tsh1-speed1;
if(tsh1<0) {speuk=0;gcur=0;} //當手柄值低于1.1 V時，則認為手柄給定為零 else { //否則，計算相應的轉速環輸出 if(tsh1>=GSPEH) //限制最大轉速
tsh1=GSPEH;
speuk=speuk+speek*SPEA-speep; //計算得轉速環輸出
if(speuk<=0X00) {speuk=0x00;gcur=0x00;}//轉速環輸出處理
else if(speuk>GCURHILO) { //轉速環輸出限制，即限制最大電流約12 A
speuk=GCURHILO;gcur=GCURH;}
else { //調速狀態時的輸出
gcur=(speuk>>4)&0x0ff;
}
}
}
//—————-主程序————————————-
main()
{
for(;;){
INIT877(); //單片機復位后，先對其進行初始化
off=0; //清復位標志
for(;off==0;) { //復位標志為零，則執行下面程序，否則復位
if(curpid==1) CURPI(); //電流PI運算
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