【正文】 G EC122 00 uC21nFC40. 1u FC310 0 uVI1VO3GND2U178 0 5+ 5 V22 0 V 圖 6 電源 單片機(jī)復(fù)位電路 復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號(hào)。 有 TO 220 ， TO202 的標(biāo)準(zhǔn)封裝，也有9013樣子的 TO92封裝。 C51 已被完全集成到 uVision2 的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中，這個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境包含： 編譯器，匯編器，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，項(xiàng)目管理器，調(diào)試器。由于 PROTUES提供了實(shí)驗(yàn)室無(wú)法相比的大量的元器件庫(kù)，提供了修改電路設(shè)計(jì)的靈活性、提供了實(shí)驗(yàn)室在數(shù)量、質(zhì)量上難以相比的虛擬儀器、儀表，因而也提供了培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐精神、創(chuàng)造精神的平臺(tái)。 擬儀器，利用虛擬儀器在仿真過(guò)程中可以測(cè)量外圍電路的特性，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際硬件的調(diào)試能力。 （ 4） Protues 可提供的調(diào)試手段 Protues 提供了比較豐富的測(cè)試信號(hào)用于電路的測(cè)試。 ※ 編譯及調(diào)試：支持單片機(jī)匯編語(yǔ)言的編輯 /編譯 /源碼級(jí)仿真，內(nèi)帶 805 AVR、 PIC 的匯編編譯器，也可以與第三方集成編譯環(huán)境（如 IAR、 Keil 和 Hitech）結(jié)合，進(jìn)行高級(jí)語(yǔ)言的源碼級(jí)仿真和調(diào)試。用戶甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如 RAM， ROM，鍵盤，馬達(dá)， LED，LCD， AD/DA，部分 SPI 器件，部分 IIC 器件。它不僅具有其它 EDA 工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。 第 15～ 16 腳：空腳或背燈電源。 1602 液晶也叫 1602字符型液晶它是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊它有若干個(gè) 5X7或者 5X11 等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。并非所有的地址都被定義，從 80HFFH 共 128 個(gè)字節(jié)只有一部分被定義，還有相當(dāng)一部分沒(méi)有定義。該位置位后， 只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活 ,此外，該 引腳 會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無(wú)效。 P3 口除了作為 I/0 口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表 格 1所示 。對(duì)端口 P2寫(xiě)“ 1” ，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè) 引腳 被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。 ③ P0： P0 口是一組 8位漏極開(kāi)路型雙向 I/O 口，即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。功能強(qiáng)大的 AT89C52 單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜 的 控制應(yīng)用場(chǎng)合。 SPWM 必須 做的工作是： 實(shí)時(shí)地計(jì)算調(diào)制波 (正弦波 )和載波 (三角波 )的所有交點(diǎn)的時(shí)間坐標(biāo)，根據(jù)計(jì) 算結(jié)果，有序地向逆變橋中各逆變器件發(fā)出“通 ”和“斷”的動(dòng)作指令；調(diào)制波的振幅要隨調(diào)制比 而變，而載波的振幅則不變，所以，每次調(diào)節(jié)后，交 點(diǎn)的時(shí)間坐標(biāo)都必須重新計(jì)算。 單極性調(diào)制的工作特點(diǎn)：每半個(gè)周期內(nèi)，逆變橋同一橋臂的兩個(gè)逆變器件中，只有一個(gè)器件按脈沖系列的規(guī)律時(shí)通時(shí)斷地工作，另一個(gè)完全截止；而在另半個(gè)周期內(nèi)，兩個(gè)器件的工況正好相反，流經(jīng)負(fù)載 ZL的便是正、負(fù) 交替的交變電流。 ① 自然采樣法 以正弦波為調(diào)制波 ,等腰三角波為 載波進(jìn)行比較 ,在兩個(gè)波形的自然交點(diǎn)時(shí)刻控制開(kāi)關(guān)器件的通斷 ,這就是自然采樣法 .其優(yōu)點(diǎn)是所得 SPWM 波形最接近正弦波 ,但由于三角波與正弦波交點(diǎn)有任意性，脈沖中心在一個(gè)周期內(nèi)不等距，從而脈寬表達(dá)式是一個(gè)超越方程，計(jì)算繁瑣，難以實(shí)時(shí)控制。 該方法的實(shí)現(xiàn)有以下幾種方案。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用 PWM 進(jìn)行編碼。 從 PWM確定確定變換器的導(dǎo)通時(shí)間方式來(lái)看有三類差別顯著的 PWM 用于固定開(kāi)關(guān)頻率的調(diào)制系統(tǒng)： 1） 在 目標(biāo)參考波形和高頻載波的交點(diǎn)去開(kāi)關(guān)動(dòng)作 的自然采樣 PWM； 2） 在規(guī)則采樣參考波形和高頻載波交點(diǎn)處開(kāi)關(guān)動(dòng)作的規(guī)則采樣 PWM； 3） 開(kāi)關(guān)動(dòng)作使得目標(biāo)參考波形在一個(gè)載波周期內(nèi)的積分面積與開(kāi)關(guān)變換器輸出波形的積分面積相等的直接 PWM。 在通信領(lǐng)域，由于 PWM 控制有很強(qiáng)的 噪聲抵抗能力 ， 從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)向 PWM 可以極大地延長(zhǎng)通信距離。其中一點(diǎn)就是，模擬電路 容易隨時(shí)間漂移，因而難以調(diào)節(jié)。 本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)控制的 PWM 信號(hào)輸出 系統(tǒng)，系統(tǒng)以 AT89C52 單片機(jī)為核心， 采用SPWM 軟件生成法中對(duì)稱規(guī)則采樣法 ，用 擴(kuò)展 按鍵中斷方式 輸入有關(guān)控制信號(hào)及參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn) 頻率、占空比、 輸出時(shí)間可調(diào)的直流斬波 PWM 信號(hào)和頻率、調(diào)幅比、輸出時(shí)間可調(diào)的 SPWM 信號(hào)， 并在 LCD1602 上實(shí)時(shí)設(shè)置參數(shù)及輸出狀態(tài)監(jiān)視 。摘要 隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展， PWM 技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛。最后對(duì)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真。 1 緒論 PWM 的背景、應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì) 模擬信號(hào)的值可以連續(xù)變化，其時(shí)間和幅度的分辨率都沒(méi)有限制，可直接用來(lái)進(jìn)行控制，但它并不總是非常經(jīng)濟(jì)或可行的。 隨著全控式電力電子器件如可關(guān)斷晶閘管 GTO、 大功率晶體管 IGBT 、場(chǎng)效應(yīng)功率晶體管 PMOSFET 等的出現(xiàn)和應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)步 ,PWM 控制技術(shù)在電力電子技術(shù)行業(yè) ,如： 風(fēng)力發(fā)電、電機(jī)調(diào)速、直流供電等領(lǐng)域 ，得到廣泛的應(yīng)用。 隨著電力電子技術(shù)，微電子技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展以及各種新的理論方法，如現(xiàn)代控制理論，非線性系統(tǒng)控制思想的應(yīng)用， PWM 控制技術(shù)獲得了空前的發(fā)展 .到目前為止，已出現(xiàn)了多種 PWM 控制技術(shù)。通的時(shí)候即是直流供電被加到負(fù)載上的時(shí)候，斷的時(shí)候即是供電被斷開(kāi)的時(shí)候。 SPWM，就是在 PWM的基礎(chǔ)上改變了調(diào)制脈沖方式，脈沖寬度時(shí)間占空比按正弦規(guī)律排列，這樣輸出波形經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臑V波可以做到正弦波輸出。軟件生成法其實(shí)就是用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)制的方法，其有兩種基本算法：即自然采樣法和規(guī)則采樣法 。調(diào)制波和載波的交點(diǎn)，決定了 SPWM 脈沖系 列的寬度和脈沖音的間隔寬度，每半周期內(nèi)的脈沖系列也是單極性的。工業(yè)上變頻器的調(diào)幅比是跟隨輸出頻率而改變的，如在恒 V/F 控制中， K需要考慮的因素很多，為簡(jiǎn)化問(wèn)題，我們選擇手動(dòng)調(diào)節(jié) K。 AT89C52 單片機(jī)是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8K bytes 的可反復(fù)擦寫(xiě)的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和256bytes 的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度 ，非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn) MCS51指令系統(tǒng)及 8052 產(chǎn)品引腳兼容。 ② XTAL2：片內(nèi)晶振電路反相放大器的輸出端。 ⑤ P2 口： P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流 ） 4個(gè) TTL 邏輯電路。此時(shí)，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0位置位．可禁止 ALE 操作。 （ 4） AT89C52 特殊功能寄存器 在 AT89C52片內(nèi)存儲(chǔ)器中， 80HFFH 共 128 個(gè)單元為特殊功能寄存器（ SFE ) 。 LCD1602 簡(jiǎn)介 工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示 16x02 即 32 個(gè)字符 （ 16列 2行） 。 第 7～ 14 腳： D0～ D7為 8位雙向數(shù)據(jù)端。 仿真工具介紹 Protues 簡(jiǎn)介 Protues 軟件是英國(guó) Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件。這些功能是： （ 1）原理布圖 （ 2） PCB 自動(dòng)或人工布線 （ 3） SPICE 電路仿真 革命性的特點(diǎn)： （ 1）互動(dòng)的電路仿真。 2)獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真功能（ VSM） 支持主流的 CPU 類型：如 ARM 8051/5 AVR、 PIC10/1 PIC1 PIC1 PIC2dsPIC3 HC1 BasicStamp、 808 MSP430 等， CPU 類型隨著版本升級(jí)還在繼續(xù)增加，如即將支持 CORTEX、 DSP 處理器；支持通用外設(shè)模型：如字符 LCD 模塊、圖形 LCD模塊、LED 點(diǎn)陣、 LED 七段顯示模塊、鍵盤 /按鍵、直流 /步進(jìn) /伺服電機(jī)、 RS232 虛擬終端、電子溫度計(jì)等等，其 COMPIM（ COM 口物理接口模型）還可以使仿真電路通過(guò) PC 機(jī)串口和外部電路實(shí)現(xiàn)雙向異步串行通信； 實(shí)時(shí)仿真：支持 UART/USART/EUSARTs 仿真、中斷仿 真、SPI/I2C 仿真、 MSSP 仿真、 PSP仿真、 RTC 仿真、 ADC 仿真、 CCP/ECCP 仿真。這些都盡可能減少了儀器對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。在訓(xùn)練學(xué)生時(shí)，可以選擇不同的方案，這樣更利于培養(yǎng)學(xué)生。課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生走向就業(yè)的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。 C51 編譯器的功能不斷增強(qiáng)， 使你可以更加貼近 CPU 本身，及其它的衍生產(chǎn)品。三端IC的三條引腳 分別是輸入端、接地端和輸出端。 下圖中 C1 和 C3作平波用，故選用大電容； C2 和 C4擇消除長(zhǎng)導(dǎo)線的電感效應(yīng)，選用小電容。 復(fù)位電路連接如圖所示。廠商推薦接法如下圖 : 圖 7 外部時(shí)鐘接法 但是使用外部時(shí)鐘需要額外時(shí)鐘電路，因此這里我們選用內(nèi)部時(shí)鐘電路，簡(jiǎn)化電路。為了能在線修改參數(shù)而不影響 PWM 輸出，我們選用優(yōu)先級(jí)低的 INT1。 這里與 連接。 15 腳背光正極， 16 腳背光負(fù)極。這是一種具有JFET 作輸入級(jí)的低失調(diào)、高輸入阻抗運(yùn)放。在本方式下，定時(shí)器按 16 位加 1計(jì)數(shù)器工作的，該計(jì)數(shù)器由高 8位 TH 和低 8位 TL組成。一個(gè)定時(shí)周期 : T=1/(32f)/32 S=10^6/（ 32*32f）μ S=1953/f μ S SPWM 的程 序流程圖如下 : 設(shè) 置 參 數(shù)開(kāi) 始 輸 出F L A G = 1 ?調(diào) 制 波 大 于 載波 ?正 半 周 結(jié) 束 ?P 3 . 0 = 0調(diào) 制 波 大 于 載波 ?P 3 . 0 = 0負(fù) 半 周 結(jié) 束 ?P 3 . 0 = 1P 3 . 1 = 1F L A G = 0 F A G = 1輸 出 時(shí) 間 到 ?停 止 輸 出是否是 否 停 止 輸 出是 否 修 改 參 數(shù)是否否是是否是否是否否是是否 圖 14 SPWM 流程圖 直流斬波 PWM 和 SPWM 程序流程圖如下： /**********************T0 中斷服務(wù)程序 *******************/ void timer0(void)interrupt 1 using 1 { if(dcac) { tjump=1tjump。 TL0=tempt3。 else OUTPUT1=1。 OUTPUT=0。 if(count1==20) //定時(shí)一秒 {count1=0。硬件消抖 可以采用 RC 電路或 RS 觸發(fā)器。 C51 編譯器擴(kuò)展了一個(gè)關(guān)鍵 宇 using， 專門用來(lái)選擇單片機(jī)中不同的工作寄存器組。 C51編譯器對(duì)函數(shù)的定義進(jìn)行了擴(kuò)展 ， 增加了一個(gè)擴(kuò)展關(guān)鍵字 interrupt。 } 按鍵中斷 為了減少硬件開(kāi)銷少占用單片機(jī)的 I/O 口，這里只設(shè)計(jì)了 4 個(gè)按鍵。這樣： TH1=（ 6553650000） /256=60； TL1=（ 6553650000） %256=176； 輸出時(shí)間到時(shí)關(guān)閉 PWM 輸出。 } } } if(tjump){ TH0=tempt2。 aci++。//tempt1=(655361000/freq*rac/100)%256。因?yàn)閱纹瑱C(jī)主頻低，我們采用載波比為 32。 電路圖如下： P 3 . 0P 3 . 1R21 0 0 kC81 0 0 n FR31 5 kR41 0 k32184U 1 : AL F 4 1 2U1: A ( V + )U1: A ( V )32184U 2 : AL F 4 1 2U2: A ( V + )U2: A ( V )R51 0 kR61 0 kR71 0 kR81 0 k567U 2 : BL F 4 1 2R92kR 1 01 0 kR 1 12kVV+VaVbVo 圖 11 SPWM 仿真電路 4 軟件設(shè)計(jì) 軟件總流程 模 式 選 擇設(shè) 置 參 數(shù)錯(cuò) 誤 檢 查運(yùn) 行結(jié) 束顯 示外 部 中 斷 圖 12 軟件總流程圖 直流斬 波 PWM 軟件計(jì)算法 AT89C52 單片機(jī)每個(gè)機(jī)器周期由 6個(gè)狀態(tài)組成，每個(gè)狀態(tài)又有兩個(gè)時(shí)鐘周期，這樣一個(gè)機(jī)器周期就等于 12 個(gè)時(shí)鐘周期，即機(jī)器頻率為時(shí)鐘頻率的 12分頻。為了把兩路信號(hào)疊加到一塊，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)加法電路。 這里與 連接。 其余 、 、 由于與 有反向二極管隔離， 仍懸空，認(rèn)為還是高電平，因而能判斷哪個(gè)按鍵按下。外接電容C1 C2 的大小會(huì)輕微影響振蕩