基于stc15单片机的无刷直流电机控制器【字数：10202】

目 录
1 绪论 1
1.1课题背景 1
1.2 系统总体设计 1
1.3本文的主要内容 2
2 硬件电路设计 3
2.1 电压采样电路 3
2.2换相电路 3
2.2.1功率场效应管 3
2.2.2六臂全桥驱动电路原理 4
2.3 电流检测电路 5
2.4 反电势过零检测电路 5
2.5电源模块 6
2.6单片机电路 6
2.7无刷电机的工作原理 7
3 无刷直流电机控制器的软件设计 9
3.1 电流采样 9
3.2定时器延时与PWM信号 9
3.2.1 定时器初始化 9
3.2.2 定时器T0的溢出中断服务程序 9
3.2.3 T0延时 9
3.2.4 PWM信号的产生 10
3.3电机相位检测 10
3.3.1 BLMC.h中定义的宏 10
3.3.2 过零采样与换相代码分析 11
3.4 启动算法 13
3.4.1 函数QIDONG启动流程 13
3.5 main主函数流程分析 14
3.5.1进while(1)之前的准备工作 14
3.5.2 while(1) 主循环 14
4 调试和总结 19
4.1调试 19
4.2功能分析 20
4.3总结 21
参考文献 22
致 谢 23
1 绪论
1.1课题背景
科技发展突飞猛进，无刷直流电机的技术也日益完善。科技的进步让电子器件、集成电路的发展得到了进步，器件的数量减小了很多，同时体型也越来越小，成本也降低了很多。许多领域都应用到了无刷直流电动机，无刷直流电动机保持有刷直流电动一些性能，比如起动性能、调速性能。没有换向器和电刷组成的机械接触结构是无刷直流电动机最大的特色，它还有低噪声、可靠性高、便于维护等一些优点。它可在广阔的范围内平滑地调速，是因为其转速不受机械换向 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072# 
的限制。
本文以无刷直流电机为研究对象，利用STC15单片机为主控芯片并控制六臂全桥驱动电路，给无刷直流电机提供电压，以此完成电机转速可控。
1.2 系统总体设计
本设计利用电源供电给单片机以及六臂全桥驱动电路，单片机控制六臂全桥驱动电路控制电机换相，反电势过零检测电路连接六臂全桥驱动电路的输出，通过检测电机悬空相线的反电动势去检测转子的位置，然后反馈给单片机，单片机就可以根据位置信息控制电机。六臂全桥驱动电路工作的时候会利用电流检测电路时时检测电流，防止过流烧坏电路。单片机读取按键，加速或者减速，单片机控制指示灯闪烁次数来表示运行中的错误。


图11 系统的整体框图
1.3本文的主要内容
第一章描述了课题背景以及系统的整体设计。第二章重点介绍硬件电路部分：有电压采样电路、换相电路、电源模块、单片机、电机相位检测电路。在第三章主要介绍文章的软件部分。最后一章主要是调试过程中遇到的一些问题、解决方案、以及一些的心得体会感想。
2 硬件电路设计
硬件电路主要包括STC15单片机、电压采样电路以及换相控制电路。换相控制电路由功率MOS管组成。由于单片机的最高电压为5V，不能驱动电机运动，这里需要一个12V的电压，所以需要一个外部的12V电源。出于对电路的保护，需要一个电压采样电路，电容C5是用来消除电源中的一些高频波纹的影响。
2.1 电压采样电路
整个电路工作的时候，需要一个电压采样电路，如图中所示。


图21 电压采样电路
该电路是用来测外面的输入电压，电阻R2,R3分压，12V在R3上的分压为12*R3/（R2+R3）为2.48V，在单片机AD基准电压的一半左右。12V的电压是外面电池接进来的。持续用电时，电池的电压会往下掉。当检测到外部电压只有9V电压的时候就不工作了，保护电池，当外部电压超过14V时过压保护。
2.2换相电路
换相电路主要由六个功率场效应管、电阻、NPN三极管组成。
2.2.1功率场效应管
1、N型和P型MOSFET
N型场效应管的门限开启电压Vgs。若栅源极间加正向电压，值比Vgs阈值大时，MOS管的D极和S极则导通。
若AB相通电，Q1和Q6管导通。单片机给高电平则导通，就需要自举升压电路或者隔离的电源对单片机部分升压，这会使得电路变得十分复杂。电路使用了三个N型场效应管、三个P型场效应管，这样的组合可以避开全桥上臂mos管Q1,Q4,Q7的驱动电压升压的问题。


图21 MOSFET 的极间电容
2.2.2六臂全桥驱动电路原理


图22 六臂全桥驱动电路

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