【正文】 慮單片機(jī)的處理速度，采用定時中斷去檢測相位變化，中斷周期采用128μS，中斷源可使用TMR0，或者PWM本身的TMR2中斷。目前市面馬達(dá)已經(jīng)逐漸舍棄60176。一旦霍爾零件短路，霍爾信號輸出就是0B000，而60176。的霍爾信號中，不可能出現(xiàn)二進(jìn)制0B000和0B111的編碼，所以在一定程度上避免了因霍爾零件故障而導(dǎo)致的誤操作?；魻栃盘枺@個角度代表三個霍爾器件輸出的三相電信號其相位角相差的角度，其實(shí)這里面的區(qū)別僅僅是電平的不一樣，在馬達(dá)內(nèi)部的安裝上，位置沒什么不同，只是中間一相的相位相反，所以仍然是六種信號對應(yīng)六種驅(qū)動，軟件上將表稍作調(diào)整即可。
市面上有兩種電機(jī)，即所謂的120176。鑒于查表法比較快捷，一般使用查表法。取得換相信號后，我們將其與上次讀到的值做對比，如果相同，則表示沒有換相，如果不同，則要跟據(jù)這個值去取得一個相對應(yīng)的驅(qū)動信號，從而驅(qū)動電子開關(guān)動作。
另一個需要考慮的是，電機(jī)驅(qū)動是一個大電流驅(qū)動，又是一個電感性負(fù)載，控制器在運(yùn)行時不可避免有干擾引入，因此除了在硬件布局，布線上注意外，軟件上也要做相應(yīng)的抗干擾措施以避免錯誤的換向動作。從電機(jī)原理可以看出，這種電機(jī)是一種特殊的同步電機(jī)，因此換相必須及時，否則會導(dǎo)致電機(jī)失步，從而使電機(jī)噪音增大，效率降低，嚴(yán)重的還會導(dǎo)致控制器，電機(jī)燒毀。轉(zhuǎn)子位置檢測傳感器有很多，比如光傳感器，磁感應(yīng)傳感器等，電子開關(guān)可以用大功率三極管、功率型場效應(yīng)管、IGBT等制作，在目前的絕大多數(shù)電動車三相無刷電機(jī)中均使用三個開關(guān)式的霍爾傳感器檢測永磁體相對于定子線圈的位置，控制器跟據(jù)三個霍爾傳感器輸出的六種不同信號輸出相應(yīng)的控制信號驅(qū)動功率型場效應(yīng)管（MOSFET）組成的電子開關(guān)向馬達(dá)供電。
我們知道，直流永磁電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時需要一對電刷和與線圈相對應(yīng)的換向整流子來使線圈中的電流方向根據(jù)磁場方向來不斷改變，從而轉(zhuǎn)子持續(xù)向一個方向運(yùn)轉(zhuǎn)，我們稱這種電機(jī)為有刷電機(jī)，在電動車剛剛面世時一般均使用這種電機(jī)，但有刷電機(jī)有一個致命的缺陷，就是用作電刷的碳刷非常容易磨損，換向整流子也非常容易被油污，碳刷碎屑填滿空隙而漏電，而且功率越大，這種毛病越嚴(yán)重，導(dǎo)致有刷電機(jī)維護(hù)量和故障率急劇上升，嚴(yán)重影響其推廣，因此在較大功率的場合，無刷電機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。實(shí)際上軟件的整體設(shè)計也和硬件一樣，也是一個模塊化堆砌的過程，問題在于模塊的合理化堆砌，使堆砌后形成的整體能夠堅固，協(xié)調(diào)、高效率運(yùn)作。
那么如何使用PIC16F72來設(shè)計一個電動車控制器呢？我們下面以目前市面流行的硬件設(shè)計為基礎(chǔ)，盡量通俗易懂地介紹一下程序設(shè)計思路和注意點(diǎn)。要使軟件跟得上電機(jī)控制的需求，就必須要求軟件在最短的時間內(nèi)能夠正確處理換相，電流限制等各種復(fù)雜動作，這就涉及到一個對外部信號的采樣頻率，采樣時機(jī)，信號的內(nèi)部處理判斷及處理結(jié)果的輸出，還有一些抗干擾措施等，這些都是軟件設(shè)計中需要再三仔細(xì)考慮的東西。但后來隨著競爭加劇，很多廠商都增加了不少附加功能，一些附加功能用硬件來實(shí)現(xiàn)就比較困難，所以使用單片機(jī)來做控制的控制器迅速取代了硬件電路芯片。
本文適合在單片機(jī)編程方面有一定經(jīng)驗(yàn)的讀者，有些基礎(chǔ)知識恕不一一介紹。公司所生產(chǎn)的PIC16F72為基礎(chǔ)說明軟件編程方面所涉及的要點(diǎn)，此文所涉及的源程序均以PIC的匯編語言為例。僅供個人參考電動車無刷電機(jī)控制器軟件設(shè)計詳解
作者:謝淵斌原作發(fā)表在《電子報2007年合訂本》下冊
版權(quán)保留，轉(zhuǎn)帖請注明出處
本文以MICROCHIP
由于軟件不可避免需與硬件相結(jié)合，所以此文可能出現(xiàn)硬件電路圖或示意圖。
我們先列一下電動車無刷馬達(dá)控制器的基本要求：
功能性要求：
+1助力
(消除換相噪音，倒車等)
安全性要求：
(防盜鎖死，溫升限制等)
從上面的要求來看，功能性要求和安全性要求的前三項(xiàng)用專用的無刷馬達(dá)驅(qū)動芯片加上適當(dāng)?shù)耐鈬娐肪浑y解決，代表芯片是摩托羅拉的MC33035，早期的控制器方案均用該集成塊解決。
但是硬件控制和軟件控制有很大的區(qū)別，硬件控制的反應(yīng)速度僅僅受限于邏輯門的開關(guān)速度，而軟件的運(yùn)行則需要時間。
PIC16F72是一款哈佛結(jié)構(gòu)，精簡指令集的MCU，由于其數(shù)據(jù)總線和指令總線分開，總共35條單字指令，020M的時鐘速度，所以其運(yùn)算速度和抗干擾性能都非常出色，2K字長的FLASH程序空間，22個可用的IO口，同時又附加了3個定時/計數(shù)器，5個8位AD口，1個比較/捕捉/脈寬調(diào)制器，8個中斷源，這些優(yōu)異的性能為電動車控制器控制提供了良好的硬件環(huán)境和軟件基礎(chǔ)，一經(jīng)推出就贏得眾多設(shè)計人員的熱捧。
要使無刷電機(jī)轉(zhuǎn)起來，并且聽從駕駛者的調(diào)速、剎車等基本指揮，最基本的要求就是要實(shí)現(xiàn)硬件所能實(shí)現(xiàn)的電子換向和調(diào)速，剎車等功能。我們先說一說各種模塊功能的簡單實(shí)現(xiàn)，然后再來討論如何使這些模塊協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)。
無刷電機(jī)，顧名思義就是沒有了電刷，不能自動換向，因此要依靠傳感器檢測轉(zhuǎn)子的位置、用電子開關(guān)來改變線圈中電流的方向，所以其控制器要對轉(zhuǎn)子永磁體位置進(jìn)行精確檢測，并用電子開關(guān)切換不同繞組通電以獲得持續(xù)向前的動力。這就是所謂六步換相法。
鑒于以上要求，我們先必須測一下市面上普通的無刷馬達(dá)在最高轉(zhuǎn)速時(考慮到順風(fēng)和下坡的情況)的換向情況，這個比較簡單，用示波器測量之后得到在最高速時每相霍爾傳感器輸出的頻率大概在140HZ左右，折合到換向的最小時間，根據(jù)際的使用效果?？紤]到輸入到單片機(jī)的換相信號容易受干擾，加上線路上濾波電容的影響，單片機(jī)程序在讀取換相信號時應(yīng)至少連續(xù)讀取3次，以3次信號完全一致時才采用該值作為換相信號的真值，如果其中一次不對，那么干脆就重新再讀3次，這就是一個有抗干擾措施的鑒相過程。這個過程可以使用逐項(xiàng)比較法，查表法等來實(shí)現(xiàn)。其中需要考慮的是，一旦獲得的信號與所有的六個信號都不相同，可能表示電機(jī)中霍爾元件或者其連接線路出現(xiàn)故障，此時我們應(yīng)該讓電機(jī)斷電以避免誤操作。和60176。需要提一下的是，在120176。因?yàn)榛魻栐情_路輸出，高電平依靠電路上的上拉電阻提供，一旦霍爾零件斷電，霍爾信號輸出就是0B111。的霍爾信號在正常工作時這兩種信號均會出現(xiàn)，所以一定程度上影響了軟件判斷故障的準(zhǔn)確率。相位的霍爾排列。在同一個中斷中，我們還將安排其它更重要的工作，這個在后面的電流控制中再說明。相位為例，如果直接讀出來，對應(yīng)十六進(jìn)制值是0X100X60，考慮到霍爾出錯的可能，那么對應(yīng)的值是0X000X70，顯然這個值對今后的查