51單片機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)及電機(jī)速度電流測量程序

ID:688286 · 發(fā)表于 2022-5-5 16:05

電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路使用H橋可逆斬波電路，通過采樣電阻和旋轉(zhuǎn)編碼器測量電機(jī)轉(zhuǎn)速和電流

單片機(jī)代碼如下:

/*
設(shè)計(jì)思路
電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路：使用H橋可逆斬波電路去驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，該電路可在網(wǎng)上查找學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)。
電機(jī)的調(diào)速可通過改變PWM波的占空比實(shí)現(xiàn)，當(dāng)占空比為50%時(shí)，電機(jī)不轉(zhuǎn)，
當(dāng)占空比大于50%時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)，并且越大轉(zhuǎn)速越快，但不要超過80%，超過可能會(huì)使電路發(fā)燙
當(dāng)占空比小于50%時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)，并且越小轉(zhuǎn)速越快，但不要超過20%，超過可能會(huì)使電路發(fā)燙
測電流是在驅(qū)動(dòng)電路兩個(gè)下橋臂和電源地之間加了一個(gè)采樣電阻，通過AD轉(zhuǎn)換讀取采樣電阻電壓得到電流
測電機(jī)轉(zhuǎn)速是利用電機(jī)上的旋轉(zhuǎn)編碼器，編碼器為96線編碼器，所以電機(jī)轉(zhuǎn)一圈會(huì)發(fā)出96個(gè)脈沖
使用單片機(jī)的外部中斷，設(shè)置觸發(fā)方式為邊沿觸發(fā)，記錄脈沖數(shù)
使用單片機(jī)的定時(shí)器中斷，每50ms產(chǎn)生一次中斷，在中斷里讀取當(dāng)前脈沖數(shù)，計(jì)算轉(zhuǎn)速，之后脈沖數(shù)置0
根據(jù)直流電機(jī)的電流與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)矩
轉(zhuǎn)矩和扭矩是一個(gè)物理量，只是在不同的場合稱呼不同
*/
#include "reg52.h"
#include "iic.h"
#include "oled.h"
#include<stdio.h>
#include<intrins.h>
#define uchar unsigned char
#define PCF8591 0x90 //PCF8591 地址
#define qCt 12.75
uchar data_byte;
u8 RH,RL,TH,TL,U8FLAG;
sbit PWM1=P1^2;//接IN1 控制正轉(zhuǎn)
u8 duty = 7 ; //定義占空比,H橋可逆斬波電路在50%占空比時(shí)電機(jī)不轉(zhuǎn)，大于50%正轉(zhuǎn)，小于50%反轉(zhuǎn)，
//6表示占空比為70%，不要修改占空比，不同占空比下電機(jī)功率不同，導(dǎo)致扭矩計(jì)算錯(cuò)誤
u8 time;
int pluse = 0 ; //電機(jī)編碼器的脈沖數(shù)
float Speed = 0.0 ; //速度
#define NOP() _nop_() /* 定義空指令 */
#define _Nop() _nop_() /*定義空指令*/
sbit m_SCL=P1^4; //I2C 時(shí)鐘
sbit m_SDA=P1^3; //I2C 數(shù)據(jù)
bit ack; /*應(yīng)答標(biāo)志位*/
/*******************************************************************
起動(dòng)總線函數(shù)
函數(shù)原型: void Start_I2c();
功能: 啟動(dòng)I2C總線,即發(fā)送I2C起始條件.
********************************************************************/
void Start_I2c()
{
m_SDA=1; /*發(fā)送起始條件的數(shù)據(jù)信號(hào)*/
_Nop();
m_SCL=1;
_Nop(); /*起始條件建立時(shí)間大于4.7us,延時(shí)*/
_Nop();
_Nop();
_Nop();
_Nop();
m_SDA=0; /*發(fā)送起始信號(hào)*/
_Nop(); /* 起始條件鎖定時(shí)間大于4μs*/
_Nop();
_Nop();
_Nop();
_Nop();
m_SCL=0; /*鉗住I2C總線，準(zhǔn)備發(fā)送或接收數(shù)據(jù) */
_Nop();
_Nop();
}
/*******************************************************************
結(jié)束總線函數(shù)
函數(shù)原型: void Stop_I2c();
功能: 結(jié)束I2C總線,即發(fā)送I2C結(jié)束條件.
********************************************************************/
void Stop_I2c()
{
m_SDA=0; /*發(fā)送結(jié)束條件的數(shù)據(jù)信號(hào)*/
_Nop(); /*發(fā)送結(jié)束條件的時(shí)鐘信號(hào)*/
m_SCL=1; /*結(jié)束條件建立時(shí)間大于4μs*/
_Nop();
_Nop();
_Nop();
_Nop();
_Nop();
m_SDA=1; /*發(fā)送I2C總線結(jié)束信號(hào)*/
_Nop();
_Nop();
_Nop();
_Nop();
}
/*******************************************************************
字節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)送函數(shù)
函數(shù)原型: void SendByte(UCHAR c);
功能: 將數(shù)據(jù)c發(fā)送出去,可以是地址,也可以是數(shù)據(jù),發(fā)完后等待應(yīng)答,并對(duì)
此狀態(tài)位進(jìn)行操作.(不應(yīng)答或非應(yīng)答都使ack=0)
發(fā)送數(shù)據(jù)正常，ack=1; ack=0表示被控器無應(yīng)答或損壞。
********************************************************************/
void SendByte(unsigned char c)
{
unsigned char BitCnt;
for(BitCnt=0;BitCnt<8;BitCnt++) /*要傳送的數(shù)據(jù)長度為8位*/
{
if((c<<BitCnt)&0x80)m_SDA=1; /*判斷發(fā)送位*/
else m_SDA=0;
_Nop();
m_SCL=1; /*置時(shí)鐘線為高，通知被控器開始接收數(shù)據(jù)位*/
_Nop();
_Nop(); /*保證時(shí)鐘高電平周期大于4μs*/
_Nop();
_Nop();
_Nop();
m_SCL=0;
}
_Nop();
_Nop();
m_SDA=1; /*8位發(fā)送完后釋放數(shù)據(jù)線，準(zhǔn)備接收應(yīng)答位*/
_Nop();
_Nop();
m_SCL=1;
_Nop();
_Nop();
_Nop();
if(m_SDA==1)ack=0;
else ack=1; /*判斷是否接收到應(yīng)答信號(hào)*/
m_SCL=0;
_Nop();
_Nop();
}
/*******************************************************************
字節(jié)數(shù)據(jù)接收函數(shù)
函數(shù)原型: UCHAR RcvByte();
功能: 用來接收從器件傳來的數(shù)據(jù),并判斷總線錯(cuò)誤(不發(fā)應(yīng)答信號(hào))，
發(fā)完后請(qǐng)用應(yīng)答函數(shù)應(yīng)答從機(jī)。
********************************************************************/
unsigned char RcvByte()
{
unsigned char retc;
unsigned char BitCnt;
retc=0;
m_SDA=1; /*置數(shù)據(jù)線為輸入方式*/
for(BitCnt=0;BitCnt<8;BitCnt++)
{
_Nop();
m_SCL=0; /*置時(shí)鐘線為低，準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)位*/
_Nop();
_Nop(); /*時(shí)鐘低電平周期大于4.7μs*/
_Nop();
_Nop();
_Nop();
m_SCL=1; /*置時(shí)鐘線為高使數(shù)據(jù)線上數(shù)據(jù)有效*/
_Nop();
_Nop();
retc=retc<<1;
if(m_SDA==1)retc=retc+1; /*讀數(shù)據(jù)位,接收的數(shù)據(jù)位放入retc中 */
_Nop();
_Nop();
}
m_SCL=0;
_Nop();
_Nop();
return(retc);
}
/********************************************************************
應(yīng)答子函數(shù)
函數(shù)原型: void Ack_I2c(bit a);
功能: 主控器進(jìn)行應(yīng)答信號(hào)(可以是應(yīng)答或非應(yīng)答信號(hào)，由位參數(shù)a決定)
********************************************************************/
void Ack_I2c(bit a)
{
if(a==0)m_SDA=0; /*在此發(fā)出應(yīng)答或非應(yīng)答信號(hào) */
else m_SDA=1;
_Nop();
_Nop();
_Nop();
m_SCL=1;
_Nop();
_Nop(); /*時(shí)鐘低電平周期大于4μs*/
_Nop();
_Nop();
_Nop();
m_SCL=0; /*清時(shí)鐘線，鉗住I2C總線以便繼續(xù)接收*/
_Nop();
_Nop();
}
/*******************************************************************
DAC 變換, 轉(zhuǎn)化函數(shù)
*******************************************************************/
bit DACconversion(unsigned char sla,unsigned char c, unsigned char Val)
{
Start_I2c(); //啟動(dòng)總線
SendByte(sla); //發(fā)送器件地址
if(ack==0)return(0);
SendByte(c); //發(fā)送控制字節(jié)
if(ack==0)return(0);
SendByte(Val); //發(fā)送DAC的數(shù)值
if(ack==0)return(0);
Stop_I2c(); //結(jié)束總線
return(1);
}
/*******************************************************************
ADC發(fā)送字節(jié)[命令]數(shù)據(jù)函數(shù)
*******************************************************************/
bit ISendByte(unsigned char sla,unsigned char c)
{
Start_I2c(); //啟動(dòng)總線
SendByte(sla); //發(fā)送器件地址
if(ack==0)return(0);
SendByte(c); //發(fā)送數(shù)據(jù)
if(ack==0)return(0);
Stop_I2c(); //結(jié)束總線
return(1);
}
unsigned char IRcvByte(unsigned char sla)
{ unsigned char c;
Start_I2c(); //啟動(dòng)總線
SendByte(sla+1); //發(fā)送器件地址
if(ack==0)return(0);
c=RcvByte(); //讀取數(shù)據(jù)0
Ack_I2c(1); //發(fā)送非就答位
Stop_I2c(); //結(jié)束總線
return 0;
}
float Get_Current(unsigned char s) //讀取電流
{
float t ;
t = IRcvByte(s) ;
if(Speed != 0 )
{if(Speed <= 250)
{
t = 7.8 -0.027*Speed;
return t ;
}else
{return 0.1;}
}
else
{
return 0 ;
}
}
void int0() interrupt 0 using 0//外部中斷0的執(zhí)行程序。
{ //interrupt 0指外部中斷0 using 0指第0組寄存器
pluse++ ;
}
void timer0_init()
{
TMOD=0x01;//定時(shí)器0工作方式1 定時(shí)器1工作方式1
TH0=0xff;
TL0=0xa3;//定時(shí)50ms
TH1=0x4b;
TL1=0xff;//定時(shí)0.1ms
IT0=1;//外部中斷0為跳變沿觸發(fā)方式
EA=1;//開總中斷
EX0=1;//打開外部中斷0
ET0=1;//打開定時(shí)器0中斷開關(guān)
TR0=1;//打開定時(shí)器0運(yùn)行開關(guān)
ET1=1;//打開定時(shí)器0中斷開關(guān)
TR1=1;//打開定時(shí)器0運(yùn)行開關(guān)
PT1 = 0 ;
PX0 = 1 ;
PT0 = 1 ;
}
void tim0() interrupt 1
{
TR0=0; //賦初值時(shí)，關(guān)閉定時(shí)器
TH0=0xff;
TL0=0xa3; //定時(shí)0.1ms
TR0=1; //打開定時(shí)器
time++;
if(time>=10) //10*0.1ms=1ms pwm波一個(gè)周期1ms,即1khz
{
time=0;
}
if(time<=duty) PWM1=1; //點(diǎn)空比70%
else PWM1=0;
}
void tim1() interrupt 3 //定時(shí)器1的中斷服務(wù)函數(shù)
{
EX0 = 0 ;//關(guān)閉外部中斷，停止記錄脈沖數(shù)
TR1=0; //賦初值時(shí)，關(guān)閉定時(shí)器
TH1=0x4b;
TL1=0xff; //定時(shí)50ms
TR1=1; //打開定時(shí)器
Speed = pluse*12.5 ; //將脈沖數(shù)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)速，編碼器為96線，轉(zhuǎn)一圈輸出96個(gè)脈沖，所以轉(zhuǎn)速=脈沖數(shù)/50ms/96*60 ，單位轉(zhuǎn)/分鐘
pluse = 0 ;
EX0 = 1 ;//打開外部中斷
}
void main() //主循環(huán)
{
char a[6] ;
float Current=0.0 ;
float T = 0.0 ;
OLED_Init(); //初始化屏幕
OLED_Clear();
OLED_ShowString(0,0,"Speed:",12);//顯示字符
OLED_ShowString(95,0,"r/m",12);
OLED_ShowString(0,3,"I:",12);
OLED_ShowString(95,3,"A",12);
OLED_ShowString(0,5,"T:",12);
OLED_ShowString(95,5,"N*m",12);
timer0_init(); //配置定時(shí)器和外部中斷
while(1)
{
sprintf(a,"%.1f ",Speed); //顯示速度
OLED_ShowString(50,0,a,12);
if(ISendByte(PCF8591,0x40))
{
Current= Get_Current(PCF8591);
}
T = Current*qCt; //電機(jī)扭矩=電流*轉(zhuǎn)矩常數(shù)*磁通量
sprintf(a,"%.2f ",Current); //顯示電流
OLED_ShowString(40,3,a,12);
sprintf(a,"%.2f ",T); //顯示扭矩
OLED_ShowString(40,5,a,12);
}
}