单片机PICl6F72电瓶车控制器程序

单片机PICl6F72是目前电瓶车控制器主流控制芯片，配合2只74HC27(3输入或非门电路)；1只74HC04D(反相器)；1只74HC08D(双输入与门)和一片LM358(双运放)，组成一款比较典型的无刷电瓶车控制器，具有60°和120°驱动模式自动切换功能，其基本组成框图见图l。实物测绘原理图见图2(图中数据除注明外，均为开锁停车状态数据)。

一、电路简介与自检

开通电门锁，48V电瓶直流电经电门锁线输入到控制器，一路经R3、R13、R4等送入U6的③脚作电瓶欠压检测用，另一路送入U13、U14、U15输出+15V和+5V给IC和末级驱动供电。 单片机 PICl6F72的⑨、⑩脚外接16MHz晶体，①脚外接R13、C25组成复位电路，电门锁开锁，单片机得电工作后即进入初始化自检状态，它主要检测：

1．由R3、R73、R4、R11、C2l等组成的电池欠压检测电路(典型值U6的③脚输入3.8V)。

2．由R5、R6、U1等组成的末级电流检测和过流保护电路(正常值Ul的⑦脚输出0V，①脚输出约3.6V)。

3．转把复位信号(正常值U6的⑥脚输入约0.8V的低电平)。

4．刹车复位信号(正常值U6的⑦脚输入4.8V高电平)。

5．电机霍尔元件检测到的无刷电机相位信号(正常时至少有一根霍尔线输入为4.1V，其他为0V)。

自检后的状态由LED2显示结果，以下是参照值(具体显示与 单片机 的程序设计有关)。

闪l停l--自检正常通过

闪2停l--欠压

闪3停l--LM358故障

闪4停1--电机霍尔信号故障

闪5停l--下管故障

闪6停l--上管故障

闪7停1--过流保护

闪8停l--刹车保护

闪9停1--手把地线断开

闪10停1--手把信号和手把电源线短路

闪l停11--上电时手把信号未复位

若自检正常通过，当转动转把时，U6根据转把输出电压的大小，将相应脉冲宽度的载波信号与三路驱动上下管的换相导通信号混合，从而达到控制无刷电机速度的目的，不同的速度对应不同的电机电流，同时行驶速度与电机换相频率成正比。

电路中，末级功率管V1和V2，V3和V4分别为无刷电机U相的上、下路驱动管；V5和V6，V7和V8分别为无刷电机V相的上、下路驱动管；V9和V10，Vll和V12分别为无刷电机W相的上、下路驱动管。U2为下管驱动IC，U4为上管驱动IC；U3、U5为上、下管R55、R56(康铜丝)串接在末级功率管的地线上，因而末级功率管的电流变化会在R55、R56上产生压降，所以由R5、R6和Ul等组成的电流检测电路可以随时检测无刷电机电流的大小，避免过流损坏电机。由R3、R73、R4、R11、C21、U6等组成欠压保护电路，当蓄电池电压下降到设定值时，U6即停止输出，避免电池过度放电。此外U6分别为模拟三相交流电的6组上下功率管输入预先设定的换相信号，这6组上、下功率管必须按严格顺序依次导通和关闭，其次U6处理转把的调速电压并输出PWM(即脉冲宽度调制)信号和U6输出的换相信号在后级电路中混合叠加输出控制电压，去分别控制3路上、下功率管的导通和截止。

二、故障检修

在检修时，首先要排除短路故障，特别是末级功率管。在电门锁一侧，可以断开电门锁插接件测电流，若为正常的约65mA则说明控制器前级无短路。

其次当无短路而电机不转时，要先检查初始化自检条件是否正常(如前面所述)。

检查电机霍尔元件好坏的一种简单方法：打开电门锁，用不带阻尼的指针式(下同)万用表交流10V挡分别测U6的?、?和?脚即电机霍尔的w、V和u相的输入端，用手慢慢转动电机轮，如果看见表上的指针在0～4V左右摆动，则说明电机霍尔元件基本正常。

检查控制器前级是否正常的方法，先要控制器自检通过，观察LED2即自检灯看出正常与否，若LED2闪一次停一次，说明自检通过，否则应检查自检灯指示的相关故障电路，自检正常通过后，月万用表交流10V挡测试U6的○26、○27和○28脚(即下管换相信号)，转动转把使电机轮尽量旋转慢一点，若表针在O～4V左右摆动，再测U6的23、24和⑤脚(即上管换相信号)，表针应在O～2V左右摆动。然后测U6的13脚(即PWM输出脚)，此点电压随转把的转动而变化若为0V～4.8V，说明 单片机 U6输出基本正常。

电机电流检测和保护电路由电流取样电咀R5、R6和U1等组成，当无刷电机电流增大到使Ul的②脚电压大于③脚约O.23V时，U1的①脚电压跳变至低电平，U6的21脚变为低电平， 单片机 进入过流保护状态。

PIC 单片机 控制的电动自行车驱动系统C程序

#include
//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
#defineAND0xe0//状态采集5，6，7位
#defineCURA0X0a//电流环比例和积分系数之和
#defineCURB0X09//电流环比例系数
#defineTHL0X6400//电流环最大输出
#defineFULLDUTY0X0FF//占空比为1时的高电平时间
#defineSPEA0X1d//转速环比例和积分系数之和
#defineSPEB0X1c//转速环比例系数
#defineGCURHILO0X0330//转速环最大输出
#defineGCURH0X33//最大给定电流
#defineGSPEH0X67//最大转速给定
#defineTSON0X38//手柄开启电压1.1V，TSON*2为刹车后手柄开启电压，即
//2.2V
#defineVOLON0X4c//低电压保护重开电压3.0V即33V
#defineVOLOFF0X49//低电压保护关断电压2.86V即31.5V
volatileunsignedcharDELAYH,DELAYL,oldstate,speed,
speedcount,tsh,count_ts,count_vol,gcur,currenth,
voltage;//寄存器定义
staticbitsp1,spe,ts,volflag,spepid,lowpower,
off,shutdown,curpid;//标志位定义
staticvolatileunsignedcharnew[10]={0xaf,0xbe,0xff,0x7e,0xcf,
0xff,0xd7,0x77,0xff,0xff};//状态寄存器表
//------------PIC16F877初始化子程序------------
voidINIT877()
{
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;//TMR24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1分频
CCPR2H=0X08;
CCPR2L=0X00;//电流采样周期设置为TAD=512μs
PR2=0XC7;//PWM频率设置为5kHz
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---------------
#pragmainterrupt_level1
voidDELAY1(x)
charx;
{
DELAYH=x;//延时参数设置
#asm
DELAY2 MOV LW0X06
MOV WF_DELAYL
DELAY1DECFSZ_DELAYL
GOTODELAY1
DECFSZ_DELAYH
GOTODELAY2
#endasm
}
//-----------状态采集子程序----------------------
voidsample()
{
charstate1,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256μs加1
}
speedcount=0;
}
}
//-----------------AD采样子程序----------------------
voidAD()
{
charx;
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;
}
}
elseif(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1000000μs/(512μs*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------------------
voidBREAKON()
{
charx;
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2.2V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-------------------
voidPOWER()
{
charx;
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-----------------
voidCURPI()
{staticintcurep=0x00,curek=0x00,curuk=0x00;
uniondata{intpwm;
chara[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;
}
elseif(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;
elseCCP1X=0;
if(b.pwm&0x40!=0)CCP1Y=1;
elseCCP1Y=0;
}
}
//---------------转速环运算子程序-----------------------
voidSPEPI()
{staticintspeep=0x00,speek=0x00,speuk=0x00;
inttsh1,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
elsespeed1=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1.1V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
elseif(speuk>GCURHILO){//转速环输出限制，即限制最大电流约12A
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
elseif(spepid==1)SPEPI();//转速PI运算
elseif(lowpower==1)POWER();
elseif(shutdown==1)BREAKON();
asm("CLRWDT");
}
}
}
//---------中断服务子程序---------------------
#pragmainterrupt_level1
voidinterruptINTS(void)
{
if(RBIF==1){RBIF=0;sample();}
elseif(ADIF==1)AD();
elseif(INTF==1){shutdown=1;INTF=0;}//刹车中断来，置刹车标志


1 复位端口 5V
2 电流检测 <1v
3 电池电压检测 >3V
4 电机相序选择 >2V 120度 否则60度
5 转把信号 1-4V

7 刹车信号 >4V
8，19地
13 PWM信号输出
15，16，17 电机豁尔信号输入端
18 指示灯
20 电源 5V
21 过流 正常时为5V
23-28 驱动信号输出。