PIC16F72單片機(jī)控制的電動(dòng)自行車C源程序

#include
//電動(dòng)車雙閉環(huán)程序，采用雙閉環(huán)方式控制電機(jī)，以得到最好的zh 轉(zhuǎn)速性能，并且可以
//限制電機(jī)的最大電流。本應(yīng)用程序用到兩個(gè)CCP 部件，其中CCP1 用于PWM 輸出，以控
//制電機(jī)電壓；CCP2 用于觸發(fā)AD，定時(shí)器TMR2、TMR1，INT 中斷，RB 口電平變化中斷，
//看門狗以及6 個(gè)通用I/O 口
#define AND 0xe0 //狀態(tài)采集5，6，7 位
#define CURA 0X0a //電流環(huán)比例和積分系數(shù)之和
#define CURB 0X09 //電流環(huán)比例系數(shù)
#define THL 0X6400 //電流環(huán)最大輸出
#define FULLDUTY 0X0FF //占空比為1 時(shí)的高電平時(shí)間
#define SPEA 0X1d //轉(zhuǎn)速環(huán)比例和積分系數(shù)之和
#define SPEB 0X1c //轉(zhuǎn)速環(huán)比例系數(shù)
#define GCURHILO 0X0330 //轉(zhuǎn)速環(huán)最大輸出
#define GCURH 0X33 //最大給定電流
#define GSPEH 0X67 //最大轉(zhuǎn)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(hù)重開電壓3.0 V 即33 V
#define VOLOFF 0X49 //低電壓保護(hù)關(guān)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(biāo)志位定義
static volatile unsigned char new[10]={0xaf,0xbe,0xff,0x7e,0xcf,
0xff,0xd7,0x77,0xff,0xff}; //狀態(tài)寄存器表
//------------PIC16F877 初始化子程序------------
void INIT877()
{
PORTC=0X0FF; //關(guān)斷所有MOSFET
TRISC=0X02; //設(shè)置C 口輸出
PIE1=0X00; //中斷寄存器初始化，關(guān)斷所有中斷
TRISA=0XCF; //設(shè)置RA4,RA5 輸出
TRISB=0XEF; //RB 口高三位輸入，采集電機(jī)三相的霍爾信號(hào)
PORTC=new[(PORTB&AND)>>5]; //采集第一次霍爾信號(hào)，并輸出相應(yīng)的信號(hào)，導(dǎo)通
//兩個(gè)MOS 管
T2CON=0X01; //TMR2 4 分頻
CCPR1L=0X0FF; //初始時(shí)PWM 輸出全高
CCP1CON=0X0FF; //CCP1 設(shè)置為PWM 方式
CCP2CON=0X0B; //CCP2 設(shè)置為特殊方式，以觸發(fā)AD
ADCON0=0X81; //AD 時(shí)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(shè)置為TAD=512 μs
PR2=0XC7; //PWM 頻率設(shè)置為5 kHz
ADCON1=0X02; //AD 結(jié)果左移
OPTION=0XFB; //INT 上升沿觸發(fā)
TMR2ON=1; //PWM 開始工作
INTCON=0XD8; //中斷設(shè)置GIE=1,PEIE=1,RBIE=1
ADIE=1; //AD中斷使能
speedcount=0x00; //轉(zhuǎn)速計(jì)數(shù)寄存器
speed=0x7f; //轉(zhuǎn)速保持寄存器
spe=1; //低速標(biāo)志位
sp1=1; //低速標(biāo)志位
oldstate=0x0ff; //初始狀態(tài)設(shè)置，區(qū)別于其他狀態(tài)
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(biāo)志位
ADGO=1; //AD采樣使能
TMR1ON=1; //CCP2 部件開始工作
}
//------------延時(shí)子程序---------------
#pragma interrupt_level 1
void DELAY1(x)
char x;
{
DELAYH=x; //延時(shí)參數(shù)設(shè)置
#asm
DELAY2 MOVLW 0X06
MOVWF _DELAYL
DELAY1 DECFSZ _DELAYL
GOTO DELAY1
DECFSZ _DELAYH
GOTO DELAY2
#endasm
}
//-----------狀態(tài)采集子程序----------------------
void sample()
{
char state1,state2,state3,x;
do {
x=1;
state1=(PORTB&AND); //霍爾信號(hào)采集
DELAY1(x);
state2=(PORTB&AND);
}while(state1-state2); //當(dāng)三次采樣結(jié)果不相同時(shí)繼續(xù)采集狀態(tài)
if(state1-oldstate!=0) //看本次采樣結(jié)果是否與上次相同，不同
//則執(zhí)行
{oldstate=state1; //將本次狀態(tài)設(shè)置為舊狀態(tài)
state1=(oldstate>>5);
PORTC=new[state1]; //C 口輸出相應(yīng)的信號(hào)觸發(fā)兩個(gè)MOS 管
if(sp1==1){spe=1;sp1=0;}
else { //如果轉(zhuǎn)速很低，則spe 置1
spe=0;sp1=0;
speedcount<<=1;
state3=(TMR1H>>2); //否則，spe=0,計(jì)轉(zhuǎn)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(biāo)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(jì)數(shù)寄存器
spepid=1; //置轉(zhuǎn)速閉環(huán)運(yùn)算標(biāo)志
ts=0;tsh=ADRESH; //存手柄值
if(count_vol==0) { //如果電池采樣時(shí)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(jìn)行相應(yīng)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(zhuǎn)速用
if(speedcount>0x3d) sp1=1; //如果轉(zhuǎn)速低于1 000 000 μs/(512 μs*3eh*3)
// 則認(rèn)為為低速狀態(tài)
currenth=ADRESH;
curpid=1;
count_ts=count_ts-1;
if(count_ts==0) { //如果手柄時(shí)間到，則轉(zhuǎn)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(fù)位
shutdown=0;
if(RB0==1) { //如果剎車信號(hào)為真，則停止輸出電壓
ADIE=0; //關(guān)AD 中斷
INTE=0; //關(guān)剎車中斷
CCPR1L=FULLDUTY; //輸出電壓0
TMR1ON=0; //關(guān)CCP2，不再觸發(fā)AD
for(;ADGO==1;) continue;//如正在采樣，則等待采樣結(jié)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(dāng)手柄值大于2.2 V 或剎車仍舊繼續(xù)時(shí),執(zhí)行以
//上語句
off=1; //置復(fù)位標(biāo)志
}
}
//---------欠保護(hù)子程序-------------------
void POWER()
{
char x;
lowpower=0;
voltage>>=1; //電壓值換為7 位，以利于單字節(jié)運(yùn)算
if(voltageADIE=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(voltageoff=1; //置復(fù)位標(biāo)志
}
}
//------------電流環(huán)運(yùn)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(huán)運(yùn)算寄存器
curpid=0; //清電流運(yùn)算標(biāo)志
curep=curek*CURB; //計(jì)算上一次偏差與比例系數(shù)的積
if(currenth<2)currenth=2; //如果采樣電流為零，則認(rèn)為有一個(gè)小電流以利于
//使轉(zhuǎn)速下降
currenth>>=1;
curek=gcur-currenth; //計(jì)算本次偏差
curuk=curuk+curek*CURA-curep; //按閉環(huán)PI 運(yùn)算方式得到本次輸出結(jié)果，下
//面對(duì)結(jié)果進(jìn)行處理
if(curuk<0x00) { //如果輸出小于零，則認(rèn)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(yīng)的高電平時(shí)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(jié)
if(b.pwm&0x80!=0) CCP1X=1;
else CCP1X=0;
if(b.pwm&0x40!=0) CCP1Y=1;
else CCP1Y=0;
}
}
//---------------轉(zhuǎn)速環(huán)運(yùn)算子程序-----------------------
void SPEPI()
{ static int speep=0x00,speek=0x00,speuk=0x00;
int tsh1,speed1; //轉(zhuǎn)速寄存器定義
spepid=0; //清轉(zhuǎn)速運(yùn)算標(biāo)志
if(spe==1) speed1=0x00; //若轉(zhuǎn)速太低，則認(rèn)為轉(zhuǎn)速為零
else speed1=0x7f-speed; //否則計(jì)算實(shí)際轉(zhuǎn)速
if(speed1<0) speed1=0;
speep=speek*SPEB;
tsh1=tsh-0x38; //得到計(jì)算用的手柄值
speek=tsh1-speed1;
if(tsh1<0) {speuk=0;gcur=0;} //當(dāng)手柄值低于1.1 V 時(shí)，則認(rèn)為手柄給定為零
else { //否則，計(jì)算相應(yīng)的轉(zhuǎn)速環(huán)輸出
if(tsh1>=GSPEH) //限制最大轉(zhuǎn)速
tsh1=GSPEH;
speuk=speuk+speek*SPEA-speep; //計(jì)算得轉(zhuǎn)速環(huán)輸出
if(speuk<=0X00) {speuk=0x00;gcur=0x00;}//轉(zhuǎn)速環(huán)輸出處理
else if(speuk>GCURHILO) { //轉(zhuǎn)速環(huán)輸出限制，即限制最大電流約12 A
speuk=GCURHILO;gcur=GCURH;}
else { //調(diào)速狀態(tài)時(shí)的輸出
gcur=(speuk>>4)&0x0ff;
}
}
}
//-----------主程序-------------------------
main()
{
for(;;){
INIT877(); //單片機(jī)復(fù)位后，先對(duì)其進(jìn)行初始化
off=0; //清復(fù)位標(biāo)志
for(;off==0;) { //復(fù)位標(biāo)志為零，則執(zhí)行下面程序，否則復(fù)位
if(curpid==1) CURPI(); //電流PI 運(yùn)算
else if(spepid==1) SPEPI(); //轉(zhuǎn)速PI 運(yùn)算
else if(lowpower==1) POWER();
else if(shutdown==1) BREAKON();
asm("CLRWDT");
}
}
}
//---------中斷服務(wù)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;} //剎車中斷來，置剎車標(biāo)志


設(shè)計(jì)思路：
目 的
目前電動(dòng)車市場各種功能無刷控制器琳瑯滿目，種類繁多。普通模擬專用芯片已是窮途末路，而利用單片機(jī)控制則能做到“只有想不到，不怕做不到”地步，五花八門的單片機(jī)紛紛推向電動(dòng)車這個(gè)新興的行業(yè)。我公司根據(jù)電動(dòng)車市場的流行趨勢，制定了無刷控制器的設(shè)計(jì)方案。
功能概述
目前電動(dòng)車市場上的控制器分有刷控制器和無刷控制器兩大類，由于有刷電機(jī)輸出扭距小，效率低，需要定期更換炭刷等諸多缺點(diǎn)而逐步被輸出扭距大、效率高、使用壽命長的無刷電機(jī)取代。根據(jù)電動(dòng)車車型分簡易車和豪華車型以及電動(dòng)摩托車，簡易車功率一般在250W以下，而豪華車都在350W以上，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮。簡易車的常用功能有1：1助力、巡航、電量及工作狀態(tài)顯示。
工作模式有自動(dòng)和手動(dòng)切換兩種。豪華車型根據(jù)客戶的隨意性有很多功能，主要有飛車保護(hù)、軟ABS剎車、反充電、雙動(dòng)力（檔位切換）、電機(jī)鎖（關(guān)閉電源電機(jī)鎖定）等。
為方便調(diào)試和防止非法解密，設(shè)計(jì)采用專用調(diào)試工具，外接一個(gè)帶有鍵盤和顯示器（數(shù)碼管）的工具來設(shè)定一些基本參數(shù)，如欠壓値、限流、相位選擇和工作電壓選擇等?？梢岳脝纹瑱C(jī)內(nèi)部或外接EEPROM保存設(shè)置參數(shù)。通過該調(diào)試工具達(dá)到系列產(chǎn)品的通用性。

主要技術(shù)參數(shù)
1 基本功能
1.1 工作電壓
鍵盤設(shè)定，分12、24、36、48、60、72V檔，根據(jù)輸入電壓采樣值，確定欠壓保護(hù)值，單節(jié)電池保護(hù)電壓為10.5V±0.5V，低于該值關(guān)閉輸出。由于取樣電壓有相應(yīng)的誤差，用鍵盤應(yīng)可以微調(diào)。欠壓工作方式：當(dāng)電源電壓低于設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉輸出，當(dāng)電源電壓滯回到大于設(shè)定值2V時(shí)，開啟輸出。另一種方式為當(dāng)電源電壓低于電池容量的50％時(shí)，相應(yīng)縮減輸出脈寬，以10個(gè)百分點(diǎn)逐減，到設(shè)定值時(shí)減為零即關(guān)閉輸出，滯回則相反。
1.2 調(diào)速電壓
調(diào)速把輸出電壓范圍為1～4.2V，控制器起點(diǎn)電壓應(yīng)高于1V，控制器的脈寬調(diào)制范圍應(yīng)設(shè)定為1.38～3.8V，大于3.8V輸出為全打開。
1.3 剎車斷電
分高電平、低電平和ABS三種方式，高、低電平控制方式由鍵盤設(shè)定，ABS單獨(dú)引腳控制，該功能如不用時(shí)，I/O口可以指定其它功能。
1.4 限流
當(dāng)取樣信號(hào)到達(dá)設(shè)定點(diǎn)時(shí)，采用對(duì)PWM進(jìn)行遞減的方法，來減小電機(jī)電流，使輸出電流不超過設(shè)定值。即最大輸出電流恒定在設(shè)定點(diǎn)。設(shè)定值由鍵盤設(shè)定，以便調(diào)試。
1.5 過流保護(hù)：
由于MCU單片機(jī)A/D采樣速度的因素造成輸出電流大于設(shè)定值，在這種情況下，設(shè)定一個(gè)保護(hù)值，關(guān)閉輸出，一般設(shè)定為大于限流值2～3A。此值應(yīng)由鍵盤設(shè)定。
1.6 堵轉(zhuǎn)保護(hù)
限流值保持1～3秒后，關(guān)閉輸出。
1.7 相角選擇
60度/120度選擇，鍵盤設(shè)定。
1.8 1：1助力
輸入3：2占空比的開關(guān)信號(hào)1～5.5Hz對(duì)應(yīng)調(diào)速把的電壓信號(hào)為2～3.8V，根據(jù)輸入頻率的變化，改變輸出PWM的占空比，以控制騎行速度。
1.9 巡航
手動(dòng)/自動(dòng)選擇由鍵盤設(shè)定，手動(dòng)按鈕低電平有效，按鈕按下2秒進(jìn)入手動(dòng)巡航方式；自動(dòng)巡航方式為調(diào)速把恒定在某一點(diǎn)8S后（信號(hào)電壓必須大于啟動(dòng)電壓），控制器自動(dòng)進(jìn)入巡航方式。
1. 10限速
采用減小PWM脈寬的方法，此值由鍵盤微調(diào)，初始值定義為PWM最大值的45％。低電平為限速方式。
1.11 故障指示
閃1正常、閃2剎車、閃3 RAO、 RBO、閃4 下驅(qū)動(dòng)、閃5上驅(qū)動(dòng)、閃6缺相、閃7 RBO、閃8欠壓。故障狀態(tài)指示利用專用調(diào)試器的指示燈指示。
1.12 飛車保護(hù)
調(diào)速電壓＞4.5V，上電調(diào)速電壓＞1.5V關(guān)閉輸出保護(hù)。即當(dāng)調(diào)速把地線開路和打開電門鎖前調(diào)速把已轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)。
1.13 反充電
滑行充電、EBS剎車充電、滑行充電選擇，用I/O端口選擇，低電平為滑行充電。輸出一個(gè)指示信號(hào)，指示燈亮為充電狀態(tài)。
2 附加功能
2.1 動(dòng)態(tài)顯示
1、故障顯示2、電量及騎行狀態(tài)顯示3、速度顯示（發(fā)光管）
2.2 雙動(dòng)力
根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)定一個(gè)切換點(diǎn)，該切換點(diǎn)的值由鍵盤設(shè)定。
2.3 檔位切換
由一個(gè)按鈕開關(guān)設(shè)定三檔的速度，初始狀態(tài)為最低速，按鈕的工作方式為按下按鈕開關(guān)，松開后進(jìn)入檔位狀態(tài)，檔位為循環(huán)方式。檔位速度可由鍵盤微調(diào)。
2.4 指針儀表
速度分相線輸出、霍爾信號(hào)、單片機(jī)輸出。
2.5 防盜鎖
輸入一個(gè)信號(hào)鎖定電機(jī)，推動(dòng)越快阻力越大（此功能或做成電機(jī)鎖，電鎖關(guān)閉后實(shí)現(xiàn)）。
2.6 參數(shù)設(shè)定
顯示窗由兩部分組成第一部分為功能序號(hào)，第二部分為參數(shù)值，按鍵由三個(gè)按鈕分別代表模式、加、減，設(shè)置的參數(shù)保存在EEPROM存儲(chǔ)器中。設(shè)定器與單片機(jī)的通訊采用I2　　C方式。