電子設(shè)計(jì)論文基于spce061a單片機(jī)的波形發(fā)生器-全文預(yù)覽
【正文】 _Data(14 downto 8)。 為輸入的調(diào)制深度，ROM_Data為ROM正弦表的正弦值if AA=\39。Div_clk為clk的分頻時(shí)鐘if Div_clk\39。beginprocess(Div_clk,AA,BB,CC,input)end if。 1\39。if clk\39。beginend if。 C相首先從60 處開(kāi)始遞減產(chǎn)生查表地址0\39。if clk\39。beginvariable m, n :integer range 511 downto 0 process(clk) end processend if A_Address為A相對(duì)應(yīng)查找內(nèi)部ROM表的地址值if SAdir=\39。then ；產(chǎn)生A相地址由于三相正弦信號(hào)的產(chǎn)生在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中非常關(guān)鍵，下面給出VHDL設(shè)計(jì)的主要程序。 例如，在本設(shè)計(jì)中產(chǎn)生三個(gè)初相位為零，相位互差120 的三相正弦信號(hào)。FPGA芯片通過(guò)總線接口從微處理器接收到調(diào)制深度 信號(hào)，再利用乘法器對(duì)從正弦函數(shù)表中取出的正弦幅值進(jìn)行調(diào)制深度加權(quán)調(diào)整?？紤]到正弦的周期性與對(duì)稱性，因此在ROM表中只需存正弦函數(shù)\\frac{ }{2}周期的波形數(shù)據(jù)即可。FPGA芯片只能綜合一些簡(jiǎn)單的加、減、乘、除等算術(shù)邏輯，要其實(shí)現(xiàn)正弦函數(shù)的計(jì)算非常不經(jīng)濟(jì)，正弦調(diào)制波的產(chǎn)生通過(guò)查正弦函數(shù)表來(lái)完成。正弦調(diào)制波發(fā)生器微處理器接口電路主要用于FPGA芯片接收來(lái)自微處理器的調(diào)制深度信號(hào) 。正弦調(diào)制波幅值與三角載波幅值進(jìn)行比較，就可以產(chǎn)生出SPWM脈沖信號(hào)。SPWM脈沖產(chǎn)生方法采用三角載波與正弦調(diào)制波比較的傳統(tǒng)方法，但是三角載波、正弦調(diào)制波和比較邏輯等均采用基于FPGA的數(shù)字化方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。FPGA以其可靠性高、功耗低、保密性強(qiáng)等特點(diǎn)，在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中得到廣泛的應(yīng)用。目前已有多種微處理器芯片（如80C196MC、TMS320F240等）本身集成有數(shù)字化PWM發(fā)生電路［3］。通過(guò)正弦調(diào)制波與三角載波的比較，產(chǎn)生了六路PWM脈沖信號(hào)。 （6）具備語(yǔ)音提示波形和粗調(diào)頻率的功能。（2）用鍵盤輸入編輯可生成正弦波由基波及其諧波線性組合的波形，以及各次諧波單獨(dú)的波形。 圖13 有頻率突變的方波顯示和播報(bào) 時(shí)間和路程的顯示采用動(dòng)態(tài)顯示，顯示子程序流程圖如圖14，語(yǔ)音播報(bào)采用凌陽(yáng)SACM_S480語(yǔ)音播報(bào)，流程圖如圖15 。如圖12所示就是我們進(jìn)行APWM調(diào)制的原理圖。方波的形成和實(shí)現(xiàn) 方波是我們最常用的一種波形，并且常常作為一種標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，凌陽(yáng)SPCE061A提供了一種很好的方波發(fā)生機(jī)制，就是APWM調(diào)制，通過(guò)寫入P_TimerA_Ctrl($700BH)單元的第6~9位，可選擇設(shè)置APWM輸出波形的脈寬占空比；同理，寫入P_TimerB_Ctrl($700DH)單元的第6~9位，便可選擇設(shè)置BPWM輸出波形的脈寬占空比。設(shè)計(jì)程序流程圖如圖9和10所示。這樣做的好處在于，查表所耗費(fèi)的時(shí)鐘周期相同，這樣輸出的點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離就相等了，輸出的波形行將更趨于完美，當(dāng)然更讓我們感到的高興的是它輸出波形的頻率將近達(dá)到了100K赫茲，能夠滿足我們?cè)O(shè)計(jì)的擴(kuò)展要求了。分析一下為什么頻率上不去，主要原因在于，使用單片機(jī)進(jìn)行正弦函數(shù)的運(yùn)算時(shí)占去了不少時(shí)間，如果去掉這一計(jì)算過(guò)程波形的頻率應(yīng)該大有提高，另外就是CPU時(shí)鐘頻率沒(méi)有調(diào)至最高，以及DAC轉(zhuǎn)換過(guò) 圖7 整體流程圖 分塊程序流程 按鍵控制部份 在鍵掃描的過(guò)程中，先置IOA0~IOA3為帶數(shù)據(jù)緩存器的高電平輸出，置IOA4~IOA7為帶下拉電阻的輸入管腳，此時(shí)若有鍵按下，取IOA4~IOA7的數(shù)據(jù)將得到一個(gè)值，把此值保存下來(lái)，再置IOA4~IOA7為帶數(shù)據(jù)反相器的高電平輸出，置IOA0~IOA3為帶下拉電阻的輸入管腳，此時(shí)若鍵仍沒(méi)彈起，取IOA0~IOA3的數(shù)據(jù)將得到另一個(gè)值，把這兩個(gè)值組合就可得知是哪個(gè)鍵按下了，再通過(guò)查表得到鍵值，跳轉(zhuǎn)至相應(yīng)程序段，執(zhí)行輸出相應(yīng)波形或者編輯波形，從而達(dá)到控制波形的目的。默認(rèn)的Fosc、。整個(gè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方案如圖7，采用外部中斷二來(lái)中斷所顯示波形，以便進(jìn)入下一波形的編輯和輸出，在波形輸出的同時(shí)利用外部中斷一來(lái)實(shí)現(xiàn)同步的頻率調(diào)節(jié)。在DACDAC2后面接一個(gè)簡(jiǎn)單的音頻放大電路和喇叭就能實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音播報(bào)功能，這為單片機(jī)的音頻設(shè)計(jì)提供了極大方便，音頻的具體功能主要通過(guò)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)線和位選線直接接凌陽(yáng)SPCE061A單片機(jī)的I/O口即可， 圖4 LCD顯示電路 第二種方案采用六個(gè)共陰極數(shù)碼管LED進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示波形和頻率，直接用SPCE061A直接驅(qū)動(dòng)LED，兩位提供波形顯示，四位提供頻率顯示?！★@示電路電路 為了給廣大單片機(jī)愛(ài)好者提供方便，在顯示電路的設(shè)計(jì)方面提供兩種方案，第一種是采用四個(gè)LCD進(jìn)行適時(shí)顯示，這是比較理想的方案，但由于LCD成本較高，這里還提供另一種方案，用六個(gè)LED進(jìn)行顯示，這種方案的缺點(diǎn)是不能適時(shí)顯示，但也能滿足一般設(shè)計(jì)要求。把鍵盤上的行和列分別接在IOA0~IOA3和IOA4~IOA7 圖3 按鍵控制電路上。另外調(diào)節(jié)Rf可調(diào)節(jié)幅度到我們需要的范圍。(4) 式（4）為二階低通濾波器傳遞函數(shù)的表達(dá)式。Vi(s)/R Va(s)/R [Va(s) V0(s)]sC Va(s)/R Vp(s)/R=0 (3) 將式（1）、（2）和（3）連立求解，可得電路的傳遞函數(shù)為 A(s)=V0(s)/ Vi(s)= Avf/[1+(3 Avf)sRC+sRC*sRC](2) 對(duì)于節(jié)點(diǎn)A，由節(jié)點(diǎn)電流法可得其中同相放大實(shí)際上就是所謂的壓控電壓源，它的電壓增益就是低通濾波器的通帶電壓增益，即：A0=Avf=1+Rf/R1 方案比較： 第一種方案設(shè)計(jì)外圍電路簡(jiǎn)單，能夠滿足電子大賽設(shè)計(jì)的要求，這里考慮到短時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)既要成型，采用第一種方案。另外MAX038還包括占空比調(diào)整電路、波形同步電路、相位檢測(cè)電路、波形切換開(kāi)關(guān)和電壓基準(zhǔn)源等電路，所需外部元件少，使用很方便。它能產(chǎn)生頻率高達(dá)20MHz的正弦波、三角波、方波等脈沖信號(hào)，其壓控振蕩器的頻率分粗調(diào)和細(xì)調(diào)兩層控制。本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是全面采用數(shù)字電路方案，因而工作穩(wěn)定可靠。外圍電路的設(shè)計(jì)包括三大部分，第一是鍵盤控制電路的設(shè)計(jì)，這里采用4*4鍵盤，由IOA的低八位進(jìn)行控制，把鍵盤上的行和列分別接在IOA0~IOA3和IOA4~IOA7上，采用外部中斷二來(lái)中斷所顯示波形，以便進(jìn)入下一波形的編輯和輸出，在波形輸出的同時(shí)利用外部中斷一來(lái)實(shí)現(xiàn)同步的頻率調(diào)節(jié)。nSP系列產(chǎn)品SPCE500A等之后凌陽(yáng)科技推出的又一個(gè)16位結(jié)構(gòu)的微控制器。與現(xiàn)有各類型波形發(fā)生器比較而言，產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)干擾小，輸出穩(wěn)定，可
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