AVR单片机控制的电动自行车驱动系统

#i nclude 

//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

           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        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            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

}