【文章內容簡介】 WM_Generator（）流程圖[15] 算法 本系統(tǒng)中單片機使用T1作為PWM信號發(fā)生定時器，并采用中斷響應方式。與原有的5ms周期性中斷源T0不同，T1要產生具有一定占空比prop的PWM信號，因此有兩個不同的中斷間隔。引入PWM狀態(tài)標志PWM_flag，并在主程序開始時初始化為0。當T1中斷被響應時，執(zhí)行其中斷服務程序PWM_Generator()，在PWM_flag==0時，使信號輸出管腳PWM_OUT（即P1^6）為高電平，置T1的初值TH1，TL1；在下一次T1被響應時，PWM_flag==1，使PWM_OUT為低電平，并重置T1的初值。只需使上述兩種情況下T1的初值不同，就可以使T1在奇數次和偶數次被響應時分別具有不同的中斷間隔，記為hilv_t（s），lolv_t（s），這就使得PWM_OUT的輸出波形呈現(xiàn)出hilv_t（s）高電平，lolv_t（s）低電平不斷交替。T1的初值由PWM信號的頻率PWM_FREQ和占空比prop共同決定。 還需說明的是T1的中斷服務程序對輸出PWM波的穩(wěn)定性有直接影響，故設為高優(yōu)先級，在主程序開始時初始化（PT0=0，PT1=1），并在中斷服務程序中設置屏蔽其它所有中斷（EA=0）?！坝撵`波形”。 PWM信號中的“幽靈波形”[15] 主程序中相關子模塊——T1初值的算法描述 =11059200Hz，則 ： 解得：重置T1初值時，THTL1分別為hilv_time（或lolv_time）的高、低字節(jié)，因此 ：hilv_th = hilv_time/256。hilv_tl = hilv_time%256。lolv_th = lolv_time/256。lolv_tl = lolv_time%256。在T1中斷服務程序中只需TH1= hilv_th。 或 TH1= lolv_th。TL1= hilv_tl?；騎L1= lolv_tl。 開環(huán)控制模塊描述 功能描述，開環(huán)控制中，單片機應根據用戶設置的電壓，計算相應的占空比，并輸出相應占空比的PWM波。其中用戶設置電壓由主循環(huán)模塊中的按鍵響應子模塊實現(xiàn)，輸出一定占空比的PWM波由PWM信號發(fā)生模塊實現(xiàn)，以下僅對如何根據電壓計算相應的占空比進行說明，實現(xiàn)這個功能的函數是Calc_Prop()。 算法在測量的51組pv數據的基礎上，我們擬合出了描述本系統(tǒng)的pv特性曲線：p=+*v+*v*v （61）其中p的單位是‰。將pv特性曲線系數coe_pv[]分別初始化為：coe_pv[0]=，coe_pv[1]=，coe_pv[2]=。則當用戶設置電壓volt后，prop_float= coe[0]+coe[1]*volt+coe[2]*volt*volt。 關于單片機的計算能力問題在實驗過程中，單片機無法正確計算曾使我們困惑不已。最初，為了盡量避免float型變量的使用，我們希望p與v都用int型，即prop_int，volt。但因為要同時保證控制精度，p至少要有三位有效數字，所以pv特性曲線的單位選擇了p：‰，v：。在得到擬合曲線（公式61）后，我們進行了“化整運算”處理，公式61變形為：prop_int=（13498438+320414*v+664*v*v+50000）/100000此時coe_pv[]采用long型，全部運算均為整數運算，“+50000”的目的是保證四舍五入。但是通過驗算單片機得出的prop_int值，我們發(fā)現(xiàn)其計算過程發(fā)生錯誤。該問題可通過在運算的同時關中斷得以解決，否則單片機無法負荷。實驗中，我們發(fā)現(xiàn)當p采用int型時，控制誤差雖然能滿足要求，但比較接近上限。為了改善這種狀況，我們最終決定p采用float型，即prop_float，而prop_int僅用于數碼管顯示，同時coe_pv[]采用float型，應用61式，在引入關中斷后，即使是含float的計算，單片機仍能得出正確的結果，使得控制精度得到了預期的改善。 開環(huán)控制自動擬合模塊描述 功能描述在調偏R14后系統(tǒng)的pv特性有所改變，初始化的曲線（公式61）不再適用，，自動調整二次曲線系數coe_pv[]，求得新的曲線。其中用戶輸入三個標定占空比由主循環(huán)模塊中按鍵服務子模塊實現(xiàn)，以下僅對如何根據輸入的標定占空比調整coe_pv[]進行說明，實現(xiàn)這個功能的函數是Adjust（）。 算法因為曲線形式為p=c0+c1*v+c2*v*v，確定新的曲線就是要根據三個標定點（p1，v1），（p2，v2），（p3，v3）計算出新的c0，c1，c2。按v標定，選取v=，（選取根據詳見確保模擬量檢測精度的曲線擬合方法課程的論文）。當用戶輸入相應的p1，p2，p3后，可得下列方程組：將v1=，v2=，v3=，并注意p的單位是‰，得：由matlab算得：截取程序代碼片段如下：coe_pv[0]=*adjust_Prop[1]*adjust_Prop[2]+*adjust_Prop[3]。coe_pv[1]=*adjust_Prop[1]+*adjust_Prop[2]*adjust_Prop[3]。coe_pv[2]=*adjust_Prop[1]*adjust_Prop[2]+*adjust_Prop[3]。 閉環(huán)控制模塊描述 功能描述，閉環(huán)控制中，單片機應控制ADC0804工作，讀取當前輸出電壓經ADC轉換后的數字量AD_value，并根據已測得的輸出電壓與數字量的對應關系，動態(tài)調整占空比，使得輸出電壓在規(guī)定時間（30秒）內達到用戶的設置值（目標電壓，對應的ADC數字量為AD_require）。實現(xiàn)閉環(huán)控制的函數是CLC_func（）。 流程邏輯開始控制ADC進行轉換讀取ADC轉換的數字量T0中斷進入足夠長延時AD_value比AD_require大YN占空比增加占空比減少 CLC_func（）流程邏輯圖 數字低通濾波子模塊 功能描述 由于v上疊加有隨機干擾 , ADC0804也有隨機誤差，ADC一次性轉換得到的數字量是有隨機誤差的。但一般可以認為這些隨機干擾誤差是零均值、平穩(wěn)、各態(tài)遍歷的隨機過程，即對v足夠多個取樣值取平均，隨機誤差的影響可接近于零，為此需構造 1個“數字低通濾波器”，：[16] 數據結構與算法unsigned char AD_data[AD_SMPL_NUM] 為一環(huán)形隊列，儲存ADC對某一v進行AD_SMPL_NUM次轉換的結果，最終的轉換結果為AD_value=(∑AD_data[ ])/AD_SMPL_NUM，實驗中取AD_SMPL_NUM=20。 占空比變速調整子模塊 功能描述由于需要在規(guī)定時間內將電壓調整到用戶設置的目標電壓，即完成占空比的調整。若當前電壓與目標電壓相差較大，則每次占空比的調整增量也應比較大，反之若當前電壓接近目標電壓，占空比的調整增量應比較小才能達到精度要求，因此需要變速調整占空比。 調用函數說明unsigned int AD_change(unsigned int volt){}功能：電壓與ADC轉換所得數字量的對應關系查找表輸入項：目標電壓volt，輸出項：目標AD，賦值給AD_require。 流程邏輯AD_temp40AD_temp=AD_valueAD_requireAD_temp0AD_temp0YYYAD_temp10YAD_temp40YAD_temp10Yprop_int+=30prop_int+=10prop_int++prop_int=30prop_int=10prop_int 占空比變速調整模塊流程邏輯7. 參考文獻[1] 徐薇莉等，自動控制理論與設計，上海交通大學出版社，2001[2] 上海交大電子工程系，科技創(chuàng)新[3]課程任務要求2006123修訂，2006[3] 上海交大電子工程系，科技創(chuàng)新[3]講座2：（降壓型）DCDC部分的設計和實現(xiàn)[I] ，2006[4] 上海交大電子工程系，科技創(chuàng)新[3]講座3：（降壓型）DCDC[II]電壓控制[I] ，2006[5] 上海交大電子工程系，升壓型 反向型DCDC 指導材料，2006[6] 上海交大電子工程系， ，2006[7] Designing Switdhing Voltage Regulators With the TL494[8] TL431 Datasheet[9] CD4011 Datasheet[10] ADC0804 Datasheet[11] 上海交大電子工程系，科技創(chuàng)新[3]講座7：課程設計補充討論 電壓檢測部分[I] ，2006[12] 74HC373 Datasheet[13] 74HC02 Datasheet[14] MM74HC138 Datasheet[15] 上海交大電子工程系，科技創(chuàng)新[3]講座4：DCDC問題答疑 電壓控制[II] ，2006[16] 上海交大電子工程系，科技創(chuàng)新[3]講座7：課程設計補充討論 電壓檢測部分[I] ，2006[17] 上海交大電子工程系，科技創(chuàng)新[3]設計作品 測試方法和評分方法，20068. 附錄A 開發(fā)環(huán)境 硬件開發(fā) 硬件開發(fā)工具及運行環(huán)境開發(fā)工具運行環(huán)境直流穩(wěn)壓電源數字萬用表220V交流電示波器220V交流電電源引線3根示波器探頭1根電烙鐵鑷子、剪刀、斜口鉗、螺絲刀 軟件開發(fā) 軟件開發(fā)工具及運行環(huán)境軟件名稱運行環(huán)境Keil uVision 2Windows XPWindows XPISPLAYWindows XPProtel 99 SEWindows XPOrigin Windows XPMATLAB Windows XP9. 附錄B 軟件程序清單include include /*////////////////////////////*//*/ 常量定義 /*//*////////////////////////////*//* 定時器初值 */define V_T1 0xfd /*SCOM 9600 baud, ! notice: crystal */define V_TH0 0xee /* ~ 5ms , ! notice: crystal */define V_TL0 0x00/* 數碼管段驅動寄存器地址 */define ADDR_8SEG XBYTE[0x2000]/* 數碼管位驅動和指示燈驅動寄存器地址 */define ADDR_SEL XBYTE[0x4000]/* 單片機輸出頻率 */ define PWM_FREQ 400define TOTAL_TIME (11059200/12/PWM_FREQ)/* ADC0804的地址 */define ADDR_0804 XBYTE[0x6000]/* 按鍵 */sbit KEY1= P1^0。sbit KEY2= P1^1。sbit KEY3= P1^2。sbit KEY4= P1^3。/* 輸出 */sbit PWM_OUT= P1^6。 /* 按鍵采樣相同判定個數 */define v_keycount 3define ADJUST_NUM 3/*電壓采樣個數*/define AD_SMPL_NUM 20/*多項式階數*/define V_POLYNOMINAL 2/*閉環(huán)控制延遲因子*/define CLC_DELAY 100/*////////////////////////////*//*/ 變量定義 /*//*////////////////////////////*//* 按鍵狀態(tài)標志和計數器 */bit key1_flag。bit key2_flag。bit key3_flag。bit key4_flag。unsigned char key1_count。unsigned char key2_count。unsigned char key3_count。unsigned char key4_count。/* 按鍵當前狀態(tài)和前一狀態(tài) */bit cur_sample1。bit pre_sample1。bit cur_sample2。bit pre_sample2。bit cur_sample3。bit pre_sample3。bit cur_sample4。bit pre_sample4。 /* 數碼管位驅動和指示燈驅動信號輸出緩存，定義了一個可位尋址的變量 */unsigned char bdata output_sel。 sbit led_1 = output_sel^5。 sbit led_2 = output_sel^6。 sbit led_3 = output_sel^7。 sbit led_4 = output_sel^4。/* 數碼管掃描驅動指針，為測試外部存儲器（U3 6264），特使用xdata類型 */unsigned char xdata digi_scaner。/* 測試用計數值十進制表示，為測試外部存儲器（U3 6264），特使用xdata類型 */unsigned char xdata digi[4]。/*系統(tǒng)輸出電壓*/unsigned int volt。