摘要：本文提出了一種采用中穎8位單片機(jī)SH79F168作為主控芯片的航模無刷電調(diào)方案，用AD采樣的方法進(jìn)行反電動(dòng)勢檢測以控制無位置傳感器的無刷直流電機(jī)。該芯片內(nèi)部集成了PWM、ADC、增強(qiáng)外部中斷等有針對性的功能模塊，使軟硬件設(shè)計(jì)都大為簡化。經(jīng)實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，且與市面上的其它控制方案相比具有成本優(yōu)勢。

概述

      無位置傳感器的無刷直流電機(jī)(Brushless Direct Current Motor, BLDCM)由于其快速、可靠性高、體積小、重量輕等特點(diǎn)，在航模領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是與有刷電機(jī)和有位置傳感器的無刷直流電機(jī)相比，其控制算法要復(fù)雜得多。加上航模設(shè)計(jì)中對重量和體積的要求非常嚴(yán)格，因此要求硬件電路盡可能簡單，更增加了軟件的難度。

      本文提出了一種基于中穎8位單片機(jī)SH79F168的控制方案，借助于該芯片片內(nèi)集成的針對電機(jī)控制的功能模塊，只需很少的外圍電路即可搭建控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)基于反電動(dòng)勢法的無位置傳感器BLDC控制，在保證穩(wěn)定性和可靠性的基礎(chǔ)上大大降低了系統(tǒng)成本。而且該芯片與傳統(tǒng)8051完全兼容，易于上手，從而也降低了研發(fā)成本。

系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

      本方案選用中穎的8位單片機(jī)SH79F168做為主控芯片。該芯片采用優(yōu)化的單機(jī)器周期8051核，內(nèi)置16K FLASH存儲(chǔ)器，兼容傳統(tǒng)8051所有硬件資源，采用JTAG仿真方式，內(nèi)置16.6M振蕩器，同時(shí)擴(kuò)展了如下功能：

·雙DPTR指針. 16位x8乘法器和16位/8除法器.

·3通道12位帶死區(qū)控制PWM,6路輸出,輸出極性可設(shè)為中心或邊沿對齊模式；同時(shí)集成故障檢測功能,可瞬時(shí)關(guān)閉PWM輸出；

·7通道10位ADC模塊；

·內(nèi)置放大器和比較器,可用作電流放大采樣和過流保護(hù)；

·增強(qiáng)的外部中斷，提供4種觸發(fā)方式；

·提供硬件抗干擾措施；

·Flash自編程功能,方便存儲(chǔ)參數(shù)；

      主系統(tǒng)硬件架構(gòu)，可以看出該系統(tǒng)大部分功能都由片內(nèi)集成的模塊完成。外圍電路的簡化一方面可以提高系統(tǒng)可靠性，另一方面也降低了成本。

      三相逆變橋采用上橋PMOS用三極管驅(qū)動(dòng)，下橋NMOS用PWM端口直接驅(qū)動(dòng)的方式，如圖2所示。

      SH79F169片內(nèi)集成了三通道6路PWM端口，可分別獨(dú)立配置為PWM輸出或者IO輸出。將PWM01~PWM21配置為PWM輸出，直接驅(qū)動(dòng)三相逆變橋的下橋；PWM0~PWM2配置為IO端口，經(jīng)過晶體管反相電路后驅(qū)動(dòng)三相逆變橋的上橋。

      外部中斷輸入INT4x配置為雙沿觸發(fā)，即輸入信號的上升沿和下降沿都能觸發(fā)中斷，可用于捕捉調(diào)速給定信號。