跟着环境的污染和动力的严重，电动自行车以无废气污染，无噪音，运用电能和运用方便等长处，越来越遭到人们的喜欢，成为日子中的代步交通工具。本文介绍选用美国公司SILICon laboratories(Silabs)的高速SoC型C8051F313单片机规划的一种无刷直流电机调速操控体系。该体系充分运用C8051F313的片上资源，规划方案电路简略，需求的外围元件少，操控器的全体本钱低，功用好。
C8051F313
C8051F313归于Silabs的高速SOC型单片机C8051F系列。C8051F系列单片机集成度高，彻底兼容传统的8051单片机内核和指令体系，但其各方面的功用都远远逾越了传统的8051单片机。因为选用了“流水线”结构办法处理指令，70%的指令的履行时刻为1个或2个体系时钟，突破了传统的8051单片机运转功率低的缺点，特别是它履行乘法指令只需4个体系时钟，履行除法指令只需8个体系时钟。别的C8051F系列单片机片上集成了丰厚的外设，极大地降低了对外围元器件的需求：模仿多路选择器、可编程增益放大器、ADC、DAC、电压比较器、电压基准、温度传感器、SMBus(I2C)、增强型UART、SPI、可编程计数/定时器阵列(PCA)、电源监视器、看门狗定时器(WDT)、时钟振荡器等。别的还有片上的FLASH程序存储器、RAM和XRAM。在编程言语上，支撑汇编和C编程。
体系硬件规划
整个操控体系首要包含转子方位检测电路、测速电路、调速电路、MOSFET全桥驱动电路、限流电路等，图1是操控体系框图。直流电源经过MOSFET电路向电动机定子绕组供电;转子方位检测电路检测转子的方位，并依据转子的方位信号来操控MOSFET的导通和截止，然后完结电子换向;测速电路检测电机的转速，调速电路依据测速电路的检测成果，动态地调整电机的转速(调速)。本规划可依据需求规划成60o或120o电视点换相。
转子方位检测电路和测速电路
本规划中的无刷直流电动机为三相无刷直流电机，3个霍尔方位传感器的空间距离为120o。3个霍尔传感器的输出H1、H2、H3别离直接接到C8051F313的PCA(可编程计数器/定时器阵列)的三个捕捉/比较模块：CEX0、CEX1和CEX2。捕捉/比较模块可以对霍尔信号的上升沿和下降沿进行捕捉，并发生中止。这种检测无刷电机转子方位的办法比运用A/D转化或运用比较器的办法更具优越性。外围电路简略，简直不需求任何外围元器件，实时性又十分高，牢靠快速地对霍尔信号进行捕捉。一起运用一个定时器对中止的距离进行计时。这个时刻就反映了电机的转速，软件上经过必定的算法处理，就可以得到电机此刻的转速。这种办法得到的电机转速比较真实地反映了电机的实践转速。
MOSFET全桥驱动电路
这部分电路实践上完结电机换相驱动和调速的功用。C8051F313依据转子方位检测电路的检测成果，对无刷直流电机进行实时的换相驱动，一起依据转速检测电路检测到的转速对无刷直流电机进行调速。本规划选用PWM办法对电枢电压进行操控，完结调速。
图2中的Ua为直流无刷电机电枢两头的电压，PWM的周期为T(为一个固定值)，改动PWM的占空比，即改动T1的时刻，那么直流无刷电机电枢两头的均匀电压发生改动，电机的转速也就发生了改变，完结了调速的意图。Ua的计算公式为：
Ua = (T1/(T1 + T2))× Ud
这便是直流无刷电机电枢电压的PWM调速的计算公式。依照相反的次第给直流无刷电机通电，就可以运用直流无刷电机的回转。
在本规划中运用C8051F313的PCA(可编程计数器/定时器阵列)的一个捕捉/比较模块CEX3来发生PWM,而且依据换相和调速的实践需求，经过Crossbar(数字穿插开关)动态地将1路PWM波分时送到到MOSFET全桥的3个下管，进行调速。
软件规划
因为C8051F313兼容传统的8051单片机，汇编指令和传统的8051单片机指令相同，一起支撑目前国内运用最广的Keil C仿真软件，只需有过51单片机编程经历或运用过Keil C的人，就可以很轻松的上手C8051F313的编程作业，而不需求事前投入很多时刻进行学习。
本规划运用C言语编程，程序可移植性强。其程序流程图如图3所示。
结语
本规划充分运用了C8051F313片上的资源，特别是PCA的资源。运用PCA的3个捕捉/比较模块奇妙地完结了直流无刷电机转子方位的检测;一个捕捉/比较模块发生一路PWM波实时动态地分配到MOSFET桥的三个下管进行调速，一起也完结了直流无刷电机转速的精确丈量。整个体系实时性强，牢靠性高，功用好。因为C8051F系列单片机片上集成了丰厚的外设，极大地降低了对外围元器件的需求，整个体系本钱比较低。
