基于 C8051F313 单片机的一种无
刷直流电机调速控制系统设计
前 言
随着环境的污染和能源的紧张，电动自行车以无废气污染，无噪音，利用
电能和使用方便等优点，越来越受到人们的喜爱，成为生活中的代步交通工
具。本文介绍采用美国公司
§on laboratories(Silabs)的高速 SoC 型
C8051F313
§设计的一种无刷直流电机调速控制系统。该系统充分利用
C8051F313 的片上资源，设计方案
§简单，需要的外围元件少，控制器
的整体成本低，性能好。
C8051F313
C8051F313 属于 Silabs 的高速 SOC 型单片机 C8051F 系列。C8051F 系
列单片机集成度高，完全兼容传统的 8051 单片机内核和指令系统，但其各
方面的性能都远远超越了传统的 8051
“
”
单片机。由于采用了 流水线 结构方式
处理指令，70%的指令的执行时间为 1 个或 2 个系统时钟，突破了传统的
8051 单片机运行效率低的弱点，特别是它执行乘法指令只要 4 个系统时钟，
执行除法指令只要 8 个系统时钟。另外 C8051F 系列单片机片上集成了丰富的
外设，极大地降低了对外围元器件的需求：模拟多路选择器、可编程增益放大
器、ADC、
§、SMBus(I2C)、增强型
§监视器、看门狗定时器
(WDT)、时钟
§、RAM 和 XRAM。
在编程语言上，支持汇编和 C 编程。
系统硬件设计
整个控制系统主要包括转子位置检测电路、测速电路、调速电路、MOSFET
全桥驱动电路、限流电路等，图 1 是控制系统框图。直流
§通过 MOSFET 电
路向电动机定子绕组供电;转子位置检测电路检测转子的位置，并根据转子的
位置信号来控制 MOSFET 的导通和截止，从而实现电子换向;测速电路检测电
机的转速，调速电路根据测速电路的检测结果，动态地调整电机的转速(调速)。
本设计可根据需要设计成 60o 或 120o 电角度换相。