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PIC單片機控制的電動自行車驅(qū)動系統(tǒng)(雙閉環(huán)源程序)

[復(fù)制鏈接]
ID:415497 發(fā)表于 2018-10-25 21:39 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
單片機控制的電動自行車驅(qū)動系統(tǒng)
14.4.4  C語言程序
  1. #include    <pic.h>
  2. //電動車雙閉環(huán)程序，采用雙閉環(huán)方式控制電機，以得到最好的zh轉(zhuǎn)速性能，并且可以
  3. //限制電機的最大電流。本應(yīng)用程序用到兩個CCP部件，其中CCP1用于PWM輸出，以控
  4. //制電機電壓；CCP2用于觸發(fā)AD，定時器TMR2、TMR1，INT中斷，RB口電平變化中斷，
  5. //看門狗以及6個通用I/O口
  6. #define AND  0xe0       //狀態(tài)采集5，6，7位     
  7. #define CURA 0X0a       //電流環(huán)比例和積分系數(shù)之和
  8. #define CURB 0X09       //電流環(huán)比例系數(shù)
  9. #define THL  0X6400     //電流環(huán)最大輸出
  10. #define FULLDUTY 0X0FF  //占空比為1時的高電平時間
  11. #define SPEA 0X1d       //轉(zhuǎn)速環(huán)比例和積分系數(shù)之和
  12. #define SPEB 0X1c       //轉(zhuǎn)速環(huán)比例系數(shù)
  13. #define GCURHILO0X0330 //轉(zhuǎn)速環(huán)最大輸出
  14. #define GCURH 0X33      //最大給定電流
  15. #define GSPEH 0X67      //最大轉(zhuǎn)速給定
  16. #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
  17.                          //2.2 V
  18. #define VOLON 0X4c      //低電壓保護重開電壓3.0 V即33 V
  19. #define VOLOFF 0X49     //低電壓保護關(guān)斷電壓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;                    //寄存器定義
  23. static bitsp1,spe,ts,volflag,spepid,lowpower,
  24.     off,shutdown,curpid;        //標志位定義
  25. static volatile unsigned charnew[10]={0xaf,0xbe,0xff,0x7e,0xcf,
  26.     0xff,0xd7,0x77,0xff,0xff};  //狀態(tài)寄存器表
  27. //------------PIC16F877初始化子程序------------
  28. void INIT877()
  29. {   
  30.     PORTC=0X0FF;            //關(guān)斷所有MOSFET
  31.     TRISC=0X02;         //設(shè)置C口輸出
  32.     PIE1=0X00;          //中斷寄存器初始化，關(guān)斷所有中斷
  33.     TRISA=0XCF;         //設(shè)置RA4,RA5 輸出
  34.     TRISB=0XEF;         //RB 口高三位輸入，采集電機三相的霍爾信號
  35.     PORTC=new[(PORTB&AND)>>5];  //采集第一次霍爾信號，并輸出相應(yīng)的信號，導(dǎo)通
  36. //兩個MOS管
  37.     T2CON=0X01;         //TMR2 4分頻
  38.     CCPR1L=0X0FF;       //初始時PWM輸出全高
  39.     CCP1CON=0X0FF;      //CCP1設(shè)置為PWM方式
  40.     CCP2CON=0X0B;       //CCP2設(shè)置為特殊方式，以觸發(fā)AD
  41.     ADCON0=0X81;            //AD時鐘為32分頻,且AD使能,選擇AN0通道采集手
  42. //柄電壓   
  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為1分頻
  47.     CCPR2H=0X08;
  48.     CCPR2L=0X00;            //電流采樣周期設(shè)置為TAD=512μs
  49.     PR2=0XC7;           //PWM頻率設(shè)置為5kHz
  50.     ADCON1=0X02;            //AD結(jié)果左移
  51.     OPTION=0XFB;            //INT上升沿觸發(fā)
  52.     TMR2ON=1;           //PWM開始工作
  53.     INTCON=0XD8;            //中斷設(shè)置GIE=1,PEIE=1,RBIE=1
  54.     ADIE=1;             //AD中斷使能
  55.     speedcount=0x00;        //轉(zhuǎn)速計數(shù)寄存器
  56.     speed=0x7f;         //轉(zhuǎn)速保持寄存器
  57.     spe=1;              //低速標志位
  58.     sp1=1;              //低速標志位
  59.     oldstate=0x0ff;     //初始狀態(tài)設(shè)置，區(qū)別于其他狀態(tài)
  60.     count_ts=0x08;      //電流采樣8次,采集1次手柄
  61.     count_vol=0x00;     //采樣256次手柄,采集1次電池電壓
  62.     ts=1;               //可以采集手柄值的標志位
  63.     ADGO=1;             //AD采樣使能
  64.     TMR1ON=1;           //CCP2部件開始工作
  65. }
  66. //------------延時子程序---------------
  67. #pragma interrupt_level 1
  68. void DELAY1(x)
  69. char x;
  70. {
  71.     DELAYH=x;           //延時參數(shù)設(shè)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. //-----------狀態(tài)采集子程序----------------------
  82. void sample()
  83. {
  84.     charstate1,state2,state3,x;
  85.     do  {
  86.         x=1;
  87.         state1=(PORTB&AND);     //霍爾信號采集
  88.         DELAY1(x);
  89.         state2=(PORTB&AND);
  90.     }while(state1-state2);      //當三次采樣結(jié)果不相同時繼續(xù)采集狀態(tài)
  91.     if(state1-oldstate!=0)      //看本次采樣結(jié)果是否與上次相同，不同
  92. //則執(zhí)行
  93.      {oldstate=state1;          //將本次狀態(tài)設(shè)置為舊狀態(tài)
  94.       state1=(oldstate>>5);
  95.       PORTC=new[state1];            //C口輸出相應(yīng)的信號觸發(fā)兩個MOS管
  96.       if(sp1==1){spe=1;sp1=0;}
  97.       else  {                   //如果轉(zhuǎn)速很低，則spe置1
  98. spe=0;sp1=0;
  99.         speedcount<<=1;
  100.         state3=(TMR1H>>2);      //否則，spe=0,計轉(zhuǎn)速
  101.         speed=speedcount+state3;    //speed寄存器為每256 μs加1
  102.       }
  103.       speedcount=0;
  104.     }
  105. }
  106. //-----------------AD采樣子程序----------------------
  107. void AD()
  108. {
  109.     charx;
  110.     ADIF=0;                 //清AD中斷標志位
  111.     if(ts==1){              //如果為手柄采樣，則采樣手柄值
  112.      CHS0=1;                    //選擇電流采樣通道
  113.      count_vol=count_vol+1; //電池采樣計數(shù)寄存器
  114.      spepid=1;              //置轉(zhuǎn)速閉環(huán)運算標志
  115.      ts=0;tsh=ADRESH;       //存手柄值
  116.      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
  117.        CHS0=0;CHS1=1;volflag=1;x=1;DELAY1(x);ADGO=1;
  118.       }
  119.     }
  120.     elseif(volflag==1) {           //電池采樣完畢，進行相應(yīng)的處理
  121.       CHS1=0;CHS0=1;volflag=0;voltage=ADRESH;lowpower=1;
  122.     }
  123.     else    {                       //否則，中斷為采樣電流中斷
  124.       speedcount=speedcount+1;  //speedcount寄存器加1，作為測量轉(zhuǎn)速用
  125.       if(speedcount>0x3d)  sp1=1;   //如果轉(zhuǎn)速低于1 000 000 μs/(512 μs*3eh*3)   
  126.                                   // 則認為為低速狀態(tài)
  127.       currenth=ADRESH;
  128.       curpid=1;
  129.       count_ts=count_ts-1;
  130.       if(count_ts==0) {         //如果手柄時間到，則轉(zhuǎn)入手柄采樣通道
  131.          CHS0=0;count_ts=0x08;ts=1;x=1;DELAY1(x);ADGO=1;
  132.         }
  133.      }
  134. }
  135. //-------------剎車處理子程序------------------
  136. void BREAKON()
  137. {
  138.     charx;
  139.     off=0;                  //off清零，如果是干擾則不復(fù)位
  140.     shutdown=0;
  141.     if(RB0==1)  {           //如果剎車信號為真，則停止輸出電壓
  142.     ADIE=0;             //關(guān)AD中斷
  143.         INTE=0;             //關(guān)剎車中斷
  144.         CCPR1L=FULLDUTY;        //輸出電壓0
  145.         TMR1ON=0;           //關(guān)CCP2，不再觸發(fā)AD
  146.         for(;ADGO==1;)  continue;//如正在采樣，則等待采樣結(jié)束
  147.         ADIF=0;             //ADIF位清零
  148.         CHS0=0;             //選擇通道0采樣手柄
  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);   //當手柄值大于2.2 V或剎車仍舊繼續(xù)時,執(zhí)行以
  160.                                  //上語句
  161.         off=1;                  //置復(fù)位標志
  162. }
  163. }
  164. //---------欠保護子程序-------------------
  165. void POWER()
  166. {
  167.     charx;
  168.     lowpower=0;
  169.     voltage>>=1;                    //電壓值換為7位，以利于單字節(jié)運算
  170.     if(voltage<VOLOFF){            //電池電壓小于3*k(V)時保護
  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);  //電池電壓小于35 V時繼續(xù)保護
  187.         off=1;                  //置復(fù)位標志
  188.    }
  189. }
  190. //------------電流環(huán)運算子程序-----------------
  191. void CURPI()
  192. {   staticint curep=0x00,curek=0x00,curuk=0x00;
  193.     uniondata{int pwm;
  194.         chara[2];}b;           //定義電流環(huán)運算寄存器
  195.     curpid=0;                   //清電流運算標志
  196.     curep=curek*CURB;           //計算上一次偏差與比例系數(shù)的積
  197.     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
  198. //使轉(zhuǎn)速下降
  199.     currenth>>=1;
  200.     curek=gcur-currenth;            //計算本次偏差
  201.     curuk=curuk+curek*CURA-curep;       //按閉環(huán)PI運算方式得到本次輸出結(jié)果，下
  202. //面對結(jié)果進行處理
  203.     if(curuk<0x00){                //如果輸出小于零，則認為輸出為零
  204.       curuk=0;CCPR1L=FULLDUTY;CCP1X=0;CCP1Y=0;  
  205.       }
  206. else if(curuk-THL>=0)   {   //如果輸出大于限幅值，則輸出最大電壓
  207.             curuk=THL;CCPR1L=0;CCP1X=0;CCP1Y=0;
  208.         }
  209. else    {               //否則，按比例輸出相應(yīng)的高電平時間到CCPR1寄存器
  210.             b.pwm=THL-curuk;
  211.             b.pwm<<=1;
  212.             CCPR1L=b.a[1]; //CCPR1L=(b.pwm>>8)&0x0ff;將PWM寄存器的高半字節(jié)
  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. //---------------轉(zhuǎn)速環(huán)運算子程序-----------------------
  220. void SPEPI()
  221. {   staticint speep=0x00,speek=0x00,speuk=0x00;
  222.     inttsh1,speed1;                //轉(zhuǎn)速寄存器定義
  223.     spepid=0;                   //清轉(zhuǎn)速運算標志        
  224.     if(spe==1)  speed1=0x00;        //若轉(zhuǎn)速太低，則認為轉(zhuǎn)速為零
  225.     elsespeed1=0x7f-speed;     //否則計算實際轉(zhuǎn)速
  226.     if(speed1<0)speed1=0;
  227.     speep=speek*SPEB;
  228.     tsh1=tsh-0x38;              //得到計算用的手柄值
  229.     speek=tsh1-speed1;
  230.     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
  231.     else{                      //否則，計算相應(yīng)的轉(zhuǎn)速環(huán)輸出
  232.         if(tsh1>=GSPEH)         //限制最大轉(zhuǎn)速
  233.         tsh1=GSPEH;
  234.     speuk=speuk+speek*SPEA-speep;   //計算得轉(zhuǎn)速環(huán)輸出
  235.         if(speuk<=0X00){speuk=0x00;gcur=0x00;}//轉(zhuǎn)速環(huán)輸出處理
  236.         elseif(speuk>GCURHILO) {   //轉(zhuǎn)速環(huán)輸出限制，即限制最大電流約12 A
  237.             speuk=GCURHILO;gcur=GCURH;}
  238.         else        {                   //調(diào)速狀態(tài)時的輸出
  239.             gcur=(speuk>>4)&0x0ff;
  240.         }
  241.    }
  242. }
  243. //-----------主程序-------------------------
  244. main()
  245. {
  246. for(;;){
  247.         INIT877();              //單片機復(fù)位后，先對其進行初始化
  248.         off=0;                  //清復(fù)位標志
  249.         for(;off==0;)   {       //復(fù)位標志為零，則執(zhí)行下面程序，否則復(fù)位
  250.         if(curpid==1)CURPI();  //電流PI運算
  251.         elseif(spepid==1)  SPEPI();    //轉(zhuǎn)速PI運算
  252.         elseif(lowpower==1)    POWER();
  253.         elseif(shutdown==1)    BREAKON();
  254.         asm("CLRWDT");
  255.     }
  256. }
  257. }
  258. //---------中斷服務(wù)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;}    //剎車中斷來，置剎車標志
  265. }
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