基于双单片机通信的无刷直流电动机控制系统

3.2 运行时的逻辑保护电路

为防止单片机系统受环境干扰或执行程序时出错，在单片机输出端加了一个逻辑保护电路，其电路如图5所示。假定起动电流不超过最大电流，则输入C不起任何作用，输出只受P10～P15控制。按照所设计的桥式电路，要求Q1与Q4、Q2与Q5、Q3与Q6不能同时导通，否则通过IGBT的电流过大，导致过流损坏。根据电路的逻辑关系，当P10P13、P11P14、P12P15出错，都输出低电平，或者P0口输出均为低电平（高电平），Q1Q4、Q2Q5、Q3Q6没有同时导通，很好地保护了电路。

4 测速电路

如果要对直流无刷电动机的转速进行精确控制，首先要对它的转速进行精确测量。笔者利用转子位置传感器所产生的脉冲信号来反映电机的转速。将传感器输出端接到单片机的P15口，随着电机的转动，单片机不断的接收到高低电平。当单片机检测到一个下跳沿时开始启动定时器T1工作，直到接收到下一个相邻的下跳沿时为止。相继两个高电平之间的时间与电机的转速成正比，可以测量出电动机的转速。

5 双单片机控制电路

5.1 设计原理

在本设计方案中，用单片机来控制无刷直流电机的起动、换相、调速、正反转及停车。在设计中，由于程序在测量转速时，有一个等待延时时间，如果电动机转速较低，则传感器传输的两个高电平间隔较大，则必然影响到电机换向，使电机失步而停车。为避免这种情况，在设计时使用了两片89C52单片机，其中一块为主单片机，一块为从单片机。从单片机主要负责控制电动机的换相时机。当从单片机接收到转子位置检测电路的转子位置信息后，由其P1口向逻辑保护电路发出两路信号，逻辑保护电路将接收到的信号反相后传输给六只IGBT的栅极驱动电路，从而控制定子绕组的换相时机。主单片机负责测量转速，并将测到的实际转速与给定转速比较，将比较结果通过串行口TXD传送到从单片机。从单片机接收到信息后，在换相时机不变的前提下，改变定子国绕组电流通电时间，从而达到调整的目的。单片机接法如图6所示。

5.2 串行口双机通信

在串行通信中，接收、发送双方向波特率必须一致。因此，首先要设定通信波特率，根据需要设置合理的发送接收速率。主单片机程序在复位时，初始化串行传送控制寄存器SCON，设置SCON=0x40，此时采用串行传输模式一。令SMOD=1，TMOD=0x21，定时器T1设为方式二，初值设为0xff，则波特率为62.5kbit/s。主单片机采用定时发送数据方式，从单片机接收数据采用中断方式。首先要对串行口进行初始化，定义SCON使REN=1，且要开CPU及串行口中断，使EA=1，ES=1。接收到数据后，接上中断标志位RI为1，程序进入中断服务程序，先关中断，然后将SBUF接收到的数据取出，再使RI清零并开中断退出中断服务程序。具体思路是：主单片机将测量的转速与设定转速比较，如果过大，则通过串行口向从单片机发出数字0；如果过小，则向从单片机发出数字1；如果相等，则向从单片机发出数字2。从单片机通过中断读取信息，如果SBUF里数的为0，则增大换相延时时间，降低电机转速，直至接收到2为止；如果SBUF里的数为1，则减小换相延时时间，以增大电机转速，直至接收到2为止；如果SBUF里的数为2，则换相延时时间不变，电机保持在当前速度下运行。

5.3 串行通信软件设计

整个软件采用C51语言编写，全部模块化编程。主单片机程序模块主要包括测速程序、设定速度程序、速度显示程序，其主函数流程图如图7所示。从单片机程序模块主要包括正转、反转及停车程序、调整程序、串行中断服务程序，其主函数流程图及中断函数流程图如图8、图9所示。

本文设计并实现的无刷直流电动机控制系统，在实验室已调试成功。该电路软件仿真和硬件实现已通过验证，取得了很好的效果。实践证明本设计可行有效。