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PIC单片机控制的电动自行车驱动系统(双闭环源程序)

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ID:415497 发表于 2018-10-25 21:39 | 显示全部楼层 |阅读模式
单片机控制的电动自行车驱动系统
14.4.4  C语言程序
  1. #include    <pic.h>
  2. //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
  3. //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
  4. //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，
  5. //看门狗以及6个通用I/O口
  6. #define AND  0xe0       //状态采集5，6，7位     
  7. #define CURA 0X0a       //电流环比例和积分系数之和
  8. #define CURB 0X09       //电流环比例系数
  9. #define THL  0X6400     //电流环最大输出
  10. #define FULLDUTY 0X0FF  //占空比为1时的高电平时间
  11. #define SPEA 0X1d       //转速环比例和积分系数之和
  12. #define SPEB 0X1c       //转速环比例系数
  13. #define GCURHILO0X0330 //转速环最大输出
  14. #define GCURH 0X33      //最大给定电流
  15. #define GSPEH 0X67      //最大转速给定
  16. #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
  17.                          //2.2 V
  18. #define VOLON 0X4c      //低电压保护重开电压3.0 V即33 V
  19. #define VOLOFF 0X49     //低电压保护关断电压2.86 V即31.5 V
  20. volatile unsigned charDELAYH,DELAYL,oldstate,speed,
  21.     speedcount,tsh,count_ts,count_vol,gcur,currenth,
  22.     voltage;                    //寄存器定义
  23. static bitsp1,spe,ts,volflag,spepid,lowpower,
  24.     off,shutdown,curpid;        //标志位定义
  25. static volatile unsigned charnew[10]={0xaf,0xbe,0xff,0x7e,0xcf,
  26.     0xff,0xd7,0x77,0xff,0xff};  //状态寄存器表
  27. //------------PIC16F877初始化子程序------------
  28. void INIT877()
  29. {   
  30.     PORTC=0X0FF;            //关断所有MOSFET
  31.     TRISC=0X02;         //设置C口输出
  32.     PIE1=0X00;          //中断寄存器初始化，关断所有中断
  33.     TRISA=0XCF;         //设置RA4,RA5 输出
  34.     TRISB=0XEF;         //RB 口高三位输入，采集电机三相的霍尔信号
  35.     PORTC=new[(PORTB&AND)>>5];  //采集第一次霍尔信号，并输出相应的信号，导通
  36. //两个MOS管
  37.     T2CON=0X01;         //TMR2 4分频
  38.     CCPR1L=0X0FF;       //初始时PWM输出全高
  39.     CCP1CON=0X0FF;      //CCP1设置为PWM方式
  40.     CCP2CON=0X0B;       //CCP2设置为特殊方式，以触发AD
  41.     ADCON0=0X81;            //AD时钟为32分频,且AD使能,选择AN0通道采集手
  42. //柄电压   
  43.     TMR2=0X00;          //TMR2寄存器初始化
  44.     TMR1H=0X00;         //TMR1寄存器初始化
  45.     TMR1L=0X00;
  46.     T1CON=0X00;         //TMR1为1分频
  47.     CCPR2H=0X08;
  48.     CCPR2L=0X00;            //电流采样周期设置为TAD=512μs
  49.     PR2=0XC7;           //PWM频率设置为5kHz
  50.     ADCON1=0X02;            //AD结果左移
  51.     OPTION=0XFB;            //INT上升沿触发
  52.     TMR2ON=1;           //PWM开始工作
  53.     INTCON=0XD8;            //中断设置GIE=1,PEIE=1,RBIE=1
  54.     ADIE=1;             //AD中断使能
  55.     speedcount=0x00;        //转速计数寄存器
  56.     speed=0x7f;         //转速保持寄存器
  57.     spe=1;              //低速标志位
  58.     sp1=1;              //低速标志位
  59.     oldstate=0x0ff;     //初始状态设置，区别于其他状态
  60.     count_ts=0x08;      //电流采样8次,采集1次手柄
  61.     count_vol=0x00;     //采样256次手柄,采集1次电池电压
  62.     ts=1;               //可以采集手柄值的标志位
  63.     ADGO=1;             //AD采样使能
  64.     TMR1ON=1;           //CCP2部件开始工作
  65. }
  66. //------------延时子程序---------------
  67. #pragma interrupt_level 1
  68. void DELAY1(x)
  69. char x;
  70. {
  71.     DELAYH=x;           //延时参数设置
  72. #asm
  73. DELAY2  MOVLW   0X06
  74.     MOVWF   _DELAYL
  75. DELAY1  DECFSZ  _DELAYL
  76.     GOTO    DELAY1
  77.     DECFSZ  _DELAYH
  78.     GOTO    DELAY2
  79. #endasm
  80. }
  81. //-----------状态采集子程序----------------------
  82. void sample()
  83. {
  84.     charstate1,state2,state3,x;
  85.     do  {
  86.         x=1;
  87.         state1=(PORTB&AND);     //霍尔信号采集
  88.         DELAY1(x);
  89.         state2=(PORTB&AND);
  90.     }while(state1-state2);      //当三次采样结果不相同时继续采集状态
  91.     if(state1-oldstate!=0)      //看本次采样结果是否与上次相同，不同
  92. //则执行
  93.      {oldstate=state1;          //将本次状态设置为旧状态
  94.       state1=(oldstate>>5);
  95.       PORTC=new[state1];            //C口输出相应的信号触发两个MOS管
  96.       if(sp1==1){spe=1;sp1=0;}
  97.       else  {                   //如果转速很低，则spe置1
  98. spe=0;sp1=0;
  99.         speedcount<<=1;
  100.         state3=(TMR1H>>2);      //否则，spe=0,计转速
  101.         speed=speedcount+state3;    //speed寄存器为每256 μs加1
  102.       }
  103.       speedcount=0;
  104.     }
  105. }
  106. //-----------------AD采样子程序----------------------
  107. void AD()
  108. {
  109.     charx;
  110.     ADIF=0;                 //清AD中断标志位
  111.     if(ts==1){              //如果为手柄采样，则采样手柄值
  112.      CHS0=1;                    //选择电流采样通道
  113.      count_vol=count_vol+1; //电池采样计数寄存器
  114.      spepid=1;              //置转速闭环运算标志
  115.      ts=0;tsh=ADRESH;       //存手柄值
  116.      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
  117.        CHS0=0;CHS1=1;volflag=1;x=1;DELAY1(x);ADGO=1;
  118.       }
  119.     }
  120.     elseif(volflag==1) {           //电池采样完毕，进行相应的处理
  121.       CHS1=0;CHS0=1;volflag=0;voltage=ADRESH;lowpower=1;
  122.     }
  123.     else    {                       //否则，中断为采样电流中断
  124.       speedcount=speedcount+1;  //speedcount寄存器加1，作为测量转速用
  125.       if(speedcount>0x3d)  sp1=1;   //如果转速低于1 000 000 μs/(512 μs*3eh*3)   
  126.                                   // 则认为为低速状态
  127.       currenth=ADRESH;
  128.       curpid=1;
  129.       count_ts=count_ts-1;
  130.       if(count_ts==0) {         //如果手柄时间到，则转入手柄采样通道
  131.          CHS0=0;count_ts=0x08;ts=1;x=1;DELAY1(x);ADGO=1;
  132.         }
  133.      }
  134. }
  135. //-------------刹车处理子程序------------------
  136. void BREAKON()
  137. {
  138.     charx;
  139.     off=0;                  //off清零，如果是干扰则不复位
  140.     shutdown=0;
  141.     if(RB0==1)  {           //如果刹车信号为真，则停止输出电压
  142.     ADIE=0;             //关AD中断
  143.         INTE=0;             //关刹车中断
  144.         CCPR1L=FULLDUTY;        //输出电压0
  145.         TMR1ON=0;           //关CCP2，不再触发AD
  146.         for(;ADGO==1;)  continue;//如正在采样，则等待采样结束
  147.         ADIF=0;             //ADIF位清零
  148.         CHS0=0;             //选择通道0采样手柄
  149.         CHS1=0;
  150.         x=1;
  151. DELAY1(x);
  152.         do  {
  153.             ADGO=1;
  154.             for(;ADIF==0;)continue;
  155.             ADIF=0;
  156.             CCPR1L=FULLDUTY;
  157.         asm("CLRWDT");
  158.             tsh=(ADRESH>>1);
  159.         }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
  160.                                  //上语句
  161.         off=1;                  //置复位标志
  162. }
  163. }
  164. //---------欠保护子程序-------------------
  165. void POWER()
  166. {
  167.     charx;
  168.     lowpower=0;
  169.     voltage>>=1;                    //电压值换为7位，以利于单字节运算
  170.     if(voltage<VOLOFF){            //电池电压小于3*k(V)时保护
  171.     ADIE=0;
  172.         INTE=0;
  173.         TMR1ON=0;
  174.         CCPR1L=FULLDUTY;
  175.         for(;ADGO==1;)continue;
  176.         ADIF=0;
  177.         CHS0=0;CHS1=1;
  178.         x=1;
  179. DELAY1(x);
  180.         do{ADGO=1;
  181.             for(;ADIF==0;)continue;
  182.             ADIF=0;
  183.             voltage=(ADRESH>>1);
  184.             CCPR1L=FULLDUTY;
  185.         asm("CLRWDT");
  186.         }while(voltage<VOLON);  //电池电压小于35 V时继续保护
  187.         off=1;                  //置复位标志
  188.    }
  189. }
  190. //------------电流环运算子程序-----------------
  191. void CURPI()
  192. {   staticint curep=0x00,curek=0x00,curuk=0x00;
  193.     uniondata{int pwm;
  194.         chara[2];}b;           //定义电流环运算寄存器
  195.     curpid=0;                   //清电流运算标志
  196.     curep=curek*CURB;           //计算上一次偏差与比例系数的积
  197.     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
  198. //使转速下降
  199.     currenth>>=1;
  200.     curek=gcur-currenth;            //计算本次偏差
  201.     curuk=curuk+curek*CURA-curep;       //按闭环PI运算方式得到本次输出结果，下
  202. //面对结果进行处理
  203.     if(curuk<0x00){                //如果输出小于零，则认为输出为零
  204.       curuk=0;CCPR1L=FULLDUTY;CCP1X=0;CCP1Y=0;  
  205.       }
  206. else if(curuk-THL>=0)   {   //如果输出大于限幅值，则输出最大电压
  207.             curuk=THL;CCPR1L=0;CCP1X=0;CCP1Y=0;
  208.         }
  209. else    {               //否则，按比例输出相应的高电平时间到CCPR1寄存器
  210.             b.pwm=THL-curuk;
  211.             b.pwm<<=1;
  212.             CCPR1L=b.a[1]; //CCPR1L=(b.pwm>>8)&0x0ff;将PWM寄存器的高半字节
  213.             if(b.pwm&0x80!=0)CCP1X=1;
  214.             elseCCP1X=0;
  215.             if(b.pwm&0x40!=0)CCP1Y=1;
  216.             elseCCP1Y=0;
  217.     }
  218. }
  219. //---------------转速环运算子程序-----------------------
  220. void SPEPI()
  221. {   staticint speep=0x00,speek=0x00,speuk=0x00;
  222.     inttsh1,speed1;                //转速寄存器定义
  223.     spepid=0;                   //清转速运算标志        
  224.     if(spe==1)  speed1=0x00;        //若转速太低，则认为转速为零
  225.     elsespeed1=0x7f-speed;     //否则计算实际转速
  226.     if(speed1<0)speed1=0;
  227.     speep=speek*SPEB;
  228.     tsh1=tsh-0x38;              //得到计算用的手柄值
  229.     speek=tsh1-speed1;
  230.     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
  231.     else{                      //否则，计算相应的转速环输出
  232.         if(tsh1>=GSPEH)         //限制最大转速
  233.         tsh1=GSPEH;
  234.     speuk=speuk+speek*SPEA-speep;   //计算得转速环输出
  235.         if(speuk<=0X00){speuk=0x00;gcur=0x00;}//转速环输出处理
  236.         elseif(speuk>GCURHILO) {   //转速环输出限制，即限制最大电流约12 A
  237.             speuk=GCURHILO;gcur=GCURH;}
  238.         else        {                   //调速状态时的输出
  239.             gcur=(speuk>>4)&0x0ff;
  240.         }
  241.    }
  242. }
  243. //-----------主程序-------------------------
  244. main()
  245. {
  246. for(;;){
  247.         INIT877();              //单片机复位后，先对其进行初始化
  248.         off=0;                  //清复位标志
  249.         for(;off==0;)   {       //复位标志为零，则执行下面程序，否则复位
  250.         if(curpid==1)CURPI();  //电流PI运算
  251.         elseif(spepid==1)  SPEPI();    //转速PI运算
  252.         elseif(lowpower==1)    POWER();
  253.         elseif(shutdown==1)    BREAKON();
  254.         asm("CLRWDT");
  255.     }
  256. }
  257. }
  258. //---------中断服务子程序---------------------
  259. #pragma interrupt_level 1
  260. void interrupt INTS(void)
  261. {   
  262.     if(RBIF==1) {RBIF=0;sample();}
  263.     elseif(ADIF==1)    AD();
  264.     elseif(INTF==1)    {shutdown=1;INTF=0;}    //刹车中断来，置刹车标志
  265. }
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ID:1 发表于 2018-10-25 23:14 | 显示全部楼层
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