此直流電機軟件示例以第二個示例為基礎(chǔ)，并提供軟反轉(zhuǎn)。為了安全地反轉(zhuǎn)直流電機，有必要確定電機是否仍在運動。

確定電機是否仍在旋轉(zhuǎn)的一種簡單有效的方法是測量電機端子上的差分電壓。ADC 可配置為測量模擬多路復(fù)用器任意兩個輸入之間的差分電壓?？删幊檀翱跈z測器還可用于確定差分電壓是否已落入預(yù)設(shè)限制內(nèi)。在此示例中，電機差分電壓保持低于滿量程 3% 達(dá) 100 毫秒后電機將反轉(zhuǎn)。

具有電壓檢測功能的直流電機驅(qū)動器的硬件類似，只是增加了兩個連接到電機端子的電阻分壓器，如圖5所示。

主循環(huán)已被修改以檢測電機停止。detectorStop ()函數(shù)首先配置 ADC 來測量差分電壓。ADC 和窗口檢測器均在輪詢模式下使用。如果 ADC 值在預(yù)設(shè)窗口內(nèi)，則計數(shù)器會遞增。使用定時器 T0 的 10 ms 延遲設(shè)置采樣時間。窗口外的任何樣本都會重置計數(shù)器。在退出 while 循環(huán)之前，它將在窗口內(nèi)進(jìn)行 10 個連續(xù)采樣。detectorStop () 函數(shù)將在返回主循環(huán)之前重新配置 ADC 以測量速度電位計。

無刷直流電機控制

無刷直流 (BLDC) 電機比傳統(tǒng)有刷換向直流電機具有一些優(yōu)勢。電子設(shè)備和傳感器有效地取代了電刷的作用，使用壽命長，減少了維護(hù)，并且沒有電刷噪音。正確換向的 BLDC 電機的扭矩-速度特性與直流電機相同，如圖 1 所示。

因此，無刷直流電機表現(xiàn)出同樣理想的品質(zhì)，使直流電機非常適合變速控制。此示例使用霍爾效應(yīng)傳感器來控制電機換向，提供 BLDC 電機的簡單開環(huán)控制。BLDC 電機的速度由一個簡單的電位計控制。以這種方式控制的 BLDC 電機的特性與原始 DC 電機控制示例類似。

本示例所需的硬件如圖 6所示。由于 BLDC 電機需要額外的輸出，因此選擇了 C8051F330。電機由三相橋式配置的六個功率晶體管驅(qū)動。下部晶體管 Q1-3 是 N 溝道功率 MOSFET。上面的三個晶體管是 P 溝道功率 MOSFET。這簡化了柵極驅(qū)動布置。同樣，使用互補柵極驅(qū)動器，以便功率晶體管在默認(rèn)狀態(tài)下關(guān)閉。

圖 6：無刷直流電機驅(qū)動

霍爾效應(yīng)傳感器具有集電極開路輸出，需要上拉電阻。檢查電機規(guī)格以確?；魻栃?yīng)傳感器配置正確。集電極開路輸出通常與 3 V 兼容。然而，霍爾效應(yīng)傳感器還需要偏置電源，通常需要超過 3.0 V。在大多數(shù)系統(tǒng)中，霍爾效應(yīng)傳感器可以通過電機電源電壓或柵極驅(qū)動電源電壓斷電。

帶斷點的調(diào)試軟件可能會將電機和 MOSFET 置于不良狀態(tài)。當(dāng) MCU 遇到斷點時，引腳會被有效地及時凍結(jié)，并可能使 PWM 輸出保持活動狀態(tài)。建議的步驟是在單步執(zhí)行代碼或使用斷點之前始終斷開電機引線。BLDC 電機將在單繞組全電壓下停轉(zhuǎn)。BLDC 電機堵轉(zhuǎn)電流僅受繞組內(nèi)阻的限制。這很可能會損壞功率MOSFET。

BLDC 電機示例的軟件包含許多新元素，如下所述。

PORT_Init ()函數(shù)配置交叉開關(guān)和輸出引腳分配。附加控制引腳配置為用于三相控制的推挽輸出和用于讀取霍爾傳感器的輸入

可編程計數(shù)器陣列時基配置為使用 160 ns 時基，并且啟動計數(shù)器。然而，模塊 0 模式 SFR 未針對 8 位 PWM 進(jìn)行初始化。在確定霍爾效應(yīng)位置之前，不會啟用任何電機驅(qū)動。

main ()函數(shù)首先初始化所有內(nèi)容并設(shè)置起始標(biāo)志位。主循環(huán)首先使用HallPosition()函數(shù)檢查霍爾效應(yīng)傳感器的位置 。如果啟動標(biāo)志位被置位或霍爾位置發(fā)生變化，則通過調(diào)用commutate()函數(shù)對電機進(jìn)行換向 。接下來讀取速度輸入并將速度設(shè)置寫入 PWM 輸出。

HallPosition ()函數(shù)在出現(xiàn)錯誤時返回零。如果霍爾效應(yīng)輸入全部為高或全部為低，就會發(fā)生這種情況。如果發(fā)生錯誤，主循環(huán)將通過調(diào)用Coast()函數(shù)來禁用所有輸出。錯誤條件下也會設(shè)置起始位，以強制在下一個有效霍爾位置讀數(shù)時進(jìn)行換向。

readHalls ()函數(shù)讀取霍爾效應(yīng)輸入端口引腳上的霍爾效應(yīng)代碼并對其進(jìn)行去抖處理。該函數(shù)等待三個連續(xù)的相同讀數(shù)。這減少了霍爾效應(yīng)代碼改變時錯誤讀數(shù)的可能性。

HallPosition ()首先通過調(diào)用 上述readHalls()函數(shù) 來讀取霍爾效應(yīng)代碼?；魻柎a型存儲在常量數(shù)組HallPattern[]中。使用帶有后減量的單行for循環(huán)來查找匹配霍爾效應(yīng)代碼的相應(yīng)索引。如果找到匹配的模式， hallPosition () 函數(shù)將返回 1 到 6 之間的值。如果未找到匹配項，hallPosition() 函數(shù)將返回零值。

commutate ()函數(shù)用于在啟動時初始化輸出、在霍爾位置變化時更改輸出狀態(tài)，以及在糾正霍爾錯誤后重新啟動電機。commutate () 函數(shù)首先禁用 PWM 和上部晶體管。然后它使用從 Hall Position()函數(shù)獲得的索引 。

霍爾效應(yīng)模式或換向模式?jīng)]有通用標(biāo)準(zhǔn)。請查閱電機制造商的數(shù)據(jù)表，了解您所使用的特定電機。根據(jù)制造商的數(shù)據(jù)表仔細(xì)檢查這兩種模式。另外，檢查霍爾效應(yīng)模式和換向模式之間的對應(yīng)關(guān)系。可能需要更改兩個圖案之間的偏移。