電子設(shè)計(jì)論文基于spce061a單片機(jī)的波形發(fā)生器(編輯修改稿)
2025-06-27 12:20 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 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。我們可以將IOB8設(shè)置成同相輸出端口，通過設(shè)置P_TimerA_Ctrl(寫)($700BH)的第0~5位來選擇TimerA的時(shí)鐘源(時(shí)鐘源A、B)。設(shè)置該單元的第6~9位（如圖12所示），TimerA將輸出不同頻率的脈寬調(diào)制信號，即對脈寬占空比輸出APWM進(jìn)行控制。這里為了得到最標(biāo)準(zhǔn)的波形采用這種方式來實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)方波。如圖12所示就是我們進(jìn)行APWM調(diào)制的原理圖。圖12 APWMO信號時(shí)序圖 在某些應(yīng)用領(lǐng)域由于各種干擾和響應(yīng)的存在，實(shí)際電路往往存在各種信號缺陷和瞬變信號，為了滿足各種需要我們還設(shè)計(jì)了有頻率突變的方波，如圖11所示。具體設(shè)計(jì)方案是采用不停的輸出和停止輸出某一幅度的值，在一個(gè)序列周期我們總共提供八位可變數(shù)值，因?yàn)樵跀?shù)據(jù)傳輸過程中一般是八位為一幀進(jìn)行傳輸。通過鍵盤的編輯可以達(dá)到我們的需求。 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，語音播報(bào)采用凌陽SACM_S480語音播報(bào)，流程圖如圖15 。 圖14 顯示子程序流程圖 圖15 語音播報(bào)流程圖 其它 在按鍵控制的第6到第12個(gè)按鍵，都是用來改變和編輯波形參數(shù)的，這就為整個(gè)系統(tǒng)能輸出各種波形提供了可能性，以及增加了它的實(shí)用性。另外還用外部中斷一來進(jìn)行同步調(diào)試，我們可在中斷里寫入各種參數(shù)，就可達(dá)到我們所要求的波形及其實(shí)現(xiàn)參數(shù)變化的目的。 四、系統(tǒng)測試及整機(jī)指標(biāo)五、總結(jié)（1）能產(chǎn)生正弦波、方波、三角波、鋸齒波幾種周期性波形，并且可通過調(diào)節(jié)變形成其它相關(guān)波形。（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。（3）輸出波形的頻率范圍為100mHz～100kHz；可以通過鍵盤輸入粗調(diào)頻率，通過外部中斷一可同步調(diào)節(jié)頻率，具有在低頻部分調(diào)節(jié)步進(jìn)小，在高頻部分大的特點(diǎn)。（4）輸出波形幅度范圍為0～5V（峰峰值），可通過可變電阻任意調(diào)整調(diào)整。 （5）具有顯示輸出波形的類型、及其粗調(diào)頻率和幅度的功能。 （6）具備語音提示波形和粗調(diào)頻率的功能。整個(gè)系統(tǒng)其性能指標(biāo)均達(dá)到了要求，還增添了其它特色。通過此次設(shè)計(jì)，讓我感到了凌陽SPCE061A十六位單片機(jī)的方便性和靈活性，通過對凌陽SPCE061A單片機(jī)的使用，可以使編程技能快速提高，并且認(rèn)識到很多新的算法和設(shè)計(jì)思想。作者：bagheera發(fā)布時(shí)間：2005331 20:35:58 [ 61的波形發(fā)生器源碼下載] 作者：bagheera發(fā)布時(shí)間：2005331 20:38:12基于FPGA的自治型SPWM波形發(fā)生器的設(shè)計(jì) 西安理工大學(xué)高淼西安交通大學(xué)同向前袁薇 摘要：本文針對靜止補(bǔ)償器(STATCOM)對觸發(fā)脈沖信號的要求，設(shè)計(jì)了一種基于FPGA的正弦脈寬調(diào)制（SPWM）波形發(fā)生器。通過正弦調(diào)制波與三角載波的比較，產(chǎn)生了六路PWM脈沖信號。正弦調(diào)制波的產(chǎn)生采用查表法，但僅將1/4周期的正弦波數(shù)據(jù)存入FPGA內(nèi)部硬件所構(gòu)造的ROM中，減少了系統(tǒng)的硬件開銷，仿真結(jié)果證明了本設(shè)計(jì)的正確性。關(guān)鍵詞：靜止補(bǔ)償器；SPWM；FPGA 引言正弦脈寬調(diào)制（SPWM）技術(shù)在以電壓源逆變電路為核心的電力電子裝置中有著廣泛的應(yīng)用，如何產(chǎn)生SPWM脈沖序列及其實(shí)現(xiàn)手段是PWM技術(shù)的關(guān)鍵。利用模擬比較法，對三角載波與正弦調(diào)制波進(jìn)行比較，即可產(chǎn)生SPWM脈沖；利用數(shù)字算法和定時(shí)邏輯，也可產(chǎn)生SPWM脈沖［5］。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］。模擬方法簡單直觀，但與數(shù)字控制器接口不便，難以滿足復(fù)雜要求；數(shù)字方法結(jié)構(gòu)靈活，尤其是微處理器內(nèi)置了PWM發(fā)生器的，使用更加方便。通常狀況下，微處理器通過定時(shí)中斷服務(wù)程序產(chǎn)生SPWM脈沖，在每個(gè)載波周期必須進(jìn)行中斷處理，對處理速度要求較高，從而也限制了載波頻率進(jìn)一步的提高，同時(shí)微處理器的處理任務(wù)也更加繁重。文獻(xiàn)［1］指出，微處理器中不確定的中斷響應(yīng)會(huì)導(dǎo)致PWM脈沖的相位抖動(dòng)。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。文獻(xiàn)［1］～［5］也論述了FPGA或CPLD在PWM脈沖產(chǎn)生時(shí)刻的計(jì)算仍由微處理器來完成，實(shí)際上微處理器的任務(wù)仍然繁重。作者針對靜止補(bǔ)償器（STATCOM）對SPWM脈沖發(fā)生器的特定要求，采用Altera公司的FLEX10K10芯片開發(fā)了一種專用SPWM波形發(fā)生器，微處理器只需在必要時(shí)改變逆變器PWM調(diào)制深度 即可，其余工作全由FPGA完成，從而大大減輕了CPU的負(fù)擔(dān)。SPWM發(fā)生原理針對靜止補(bǔ)償器的電路結(jié)構(gòu),要求SPWM發(fā)生器可以發(fā)出三相六路PWM脈沖信號，脈沖寬度應(yīng)根據(jù)微處理器輸出的調(diào)制深度來調(diào)節(jié)。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)字化方法來實(shí)現(xiàn)。該SPWM發(fā)生器的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)。總線接口邏輯單元首先接收來自微處理器的調(diào)制深度信號并鎖存，正弦調(diào)制波產(chǎn)生電路在同步信號作用下從正弦函數(shù)表讀取標(biāo)準(zhǔn)正弦信號幅值，與調(diào)制深度 相乘，得出正弦調(diào)制信號幅值。三角載波發(fā)生電路在同步信號作用下，通過可逆計(jì)數(shù)器，發(fā)出三角載波幅值。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。邏輯設(shè)計(jì)SPWM脈沖發(fā)生器由微處理器總線接口電路、三角載波產(chǎn)生電路、正弦調(diào)制波產(chǎn)生電路、正弦函數(shù)表和比較控制電路等邏輯功能模塊組成?？偩€接口單元總線接口電路如圖2所示的微處理器接口電路部分。其中D0～D7為數(shù)據(jù)總線，芯片選擇信號為CS，寫信號為WR，總線地址選擇信號為A0～A2。微處理器接口電路主要用于FPGA芯片接收來自微處理器的調(diào)制深度信號 。三角載波發(fā)生器利用可逆計(jì)數(shù)器對系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器先執(zhí)行加法，從0計(jì)數(shù)到255，再執(zhí)行減法計(jì)數(shù)從255到0，從而實(shí)現(xiàn)三角載波。三角載波的峰峰值為255。正弦調(diào)制波發(fā)生器FPGA芯片只能綜合一些簡單的加、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)生通過查正弦函數(shù)表來完成。在FPGA芯片內(nèi)部開辟一塊ROM區(qū)域，將離散時(shí)間正弦波幅值存入其中。在需要時(shí)，按照相位與地址一一對應(yīng)的關(guān)系從表中依次讀出即可。由于FPGA芯片的硬件資源有限，如何有效的利用資源成為非常關(guān)鍵的一點(diǎn)?？紤]到正弦的周期性與對稱性，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。在本設(shè)計(jì)中，一個(gè)正弦波周期內(nèi)共采樣2048個(gè)點(diǎn)， ，而實(shí)際在ROM表中只需存512個(gè)采樣點(diǎn)，這樣大大減少了芯片硬件資源的消耗。正弦
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