【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 WM_Generator（）流程圖[15] 算法 本系統(tǒng)中單片機(jī)使用T1作為PWM信號(hào)發(fā)生定時(shí)器，并采用中斷響應(yīng)方式。與原有的5ms周期性中斷源T0不同，T1要產(chǎn)生具有一定占空比prop的PWM信號(hào)，因此有兩個(gè)不同的中斷間隔。引入PWM狀態(tài)標(biāo)志PWM_flag，并在主程序開始時(shí)初始化為0。當(dāng)T1中斷被響應(yīng)時(shí)，執(zhí)行其中斷服務(wù)程序PWM_Generator()，在PWM_flag==0時(shí)，使信號(hào)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(yīng)時(shí)，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(shù)次和偶數(shù)次被響應(yīng)時(shí)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(hào)的頻率PWM_FREQ和占空比prop共同決定。 還需說(shuō)明的是T1的中斷服務(wù)程序?qū)敵鯬WM波的穩(wěn)定性有直接影響，故設(shè)為高優(yōu)先級(jí)，在主程序開始時(shí)初始化（PT0=0，PT1=1），并在中斷服務(wù)程序中設(shè)置屏蔽其它所有中斷（EA=0）?！坝撵`波形”。 PWM信號(hào)中的“幽靈波形”[15] 主程序中相關(guān)子模塊——T1初值的算法描述 =11059200Hz，則 ： 解得：重置T1初值時(shí)，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(wù)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(jī)應(yīng)根據(jù)用戶設(shè)置的電壓，計(jì)算相應(yīng)的占空比，并輸出相應(yīng)占空比的PWM波。其中用戶設(shè)置電壓由主循環(huán)模塊中的按鍵響應(yīng)子模塊實(shí)現(xiàn)，輸出一定占空比的PWM波由PWM信號(hào)發(fā)生模塊實(shí)現(xiàn)，以下僅對(duì)如何根據(jù)電壓計(jì)算相應(yīng)的占空比進(jìn)行說(shuō)明，實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能的函數(shù)是Calc_Prop()。 算法在測(cè)量的51組pv數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)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(shù)coe_pv[]分別初始化為：coe_pv[0]=，coe_pv[1]=，coe_pv[2]=。則當(dāng)用戶設(shè)置電壓volt后，prop_float= coe[0]+coe[1]*volt+coe[2]*volt*volt。 關(guān)于單片機(jī)的計(jì)算能力問(wèn)題在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，單片機(jī)無(wú)法正確計(jì)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?yàn)橐瑫r(shí)保證控制精度，p至少要有三位有效數(shù)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(jìn)行了“化整運(yùn)算”處理，公式61變形為：prop_int=（13498438+320414*v+664*v*v+50000）/100000此時(shí)coe_pv[]采用long型，全部運(yùn)算均為整數(shù)運(yùn)算，“+50000”的目的是保證四舍五入。但是通過(guò)驗(yàn)算單片機(jī)得出的prop_int值，我們發(fā)現(xiàn)其計(jì)算過(guò)程發(fā)生錯(cuò)誤。該問(wèn)題可通過(guò)在運(yùn)算的同時(shí)關(guān)中斷得以解決，否則單片機(jī)無(wú)法負(fù)荷。實(shí)驗(yàn)中，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)p采用int型時(shí)，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(shù)碼管顯示，同時(shí)coe_pv[]采用float型，應(yīng)用61式，在引入關(guān)中斷后，即使是含float的計(jì)算，單片機(jī)仍能得出正確的結(jié)果，使得控制精度得到了預(yù)期的改善。 開環(huán)控制自動(dòng)擬合模塊描述 功能描述在調(diào)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(dòng)調(diào)整二次曲線系數(shù)coe_pv[]，求得新的曲線。其中用戶輸入三個(gè)標(biāo)定占空比由主循環(huán)模塊中按鍵服務(wù)子模塊實(shí)現(xiàn)，以下僅對(duì)如何根據(jù)輸入的標(biāo)定占空比調(diào)整coe_pv[]進(jìn)行說(shuō)明，實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能的函數(shù)是Adjust（）。 算法因?yàn)榍€形式為p=c0+c1*v+c2*v*v，確定新的曲線就是要根據(jù)三個(gè)標(biāo)定點(diǎn)（p1，v1），（p2，v2），（p3，v3）計(jì)算出新的c0，c1，c2。按v標(biāo)定，選取v=，（選取根據(jù)詳見確保模擬量檢測(cè)精度的曲線擬合方法課程的論文）。當(dāng)用戶輸入相應(yīng)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(jī)應(yīng)控制ADC0804工作，讀取當(dāng)前輸出電壓經(jīng)ADC轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量AD_value，并根據(jù)已測(cè)得的輸出電壓與數(shù)字量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，動(dòng)態(tài)調(diào)整占空比，使得輸出電壓在規(guī)定時(shí)間（30秒）內(nèi)達(dá)到用戶的設(shè)置值（目標(biāo)電壓，對(duì)應(yīng)的ADC數(shù)字量為AD_require）。實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制的函數(shù)是CLC_func（）。 流程邏輯開始控制ADC進(jìn)行轉(zhuǎn)換讀取ADC轉(zhuǎn)換的數(shù)字量T0中斷進(jìn)入足夠長(zhǎng)延時(shí)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(shù)字低通濾波子模塊 功能描述 由于v上疊加有隨機(jī)干擾 , ADC0804也有隨機(jī)誤差，ADC一次性轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量是有隨機(jī)誤差的。但一般可以認(rèn)為這些隨機(jī)干擾誤差是零均值、平穩(wěn)、各態(tài)遍歷的隨機(jī)過(guò)程，即對(duì)v足夠多個(gè)取樣值取平均，隨機(jī)誤差的影響可接近于零，為此需構(gòu)造 1個(gè)“數(shù)字低通濾波器”，：[16] 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法unsigned char AD_data[AD_SMPL_NUM] 為一環(huán)形隊(duì)列，儲(chǔ)存ADC對(duì)某一v進(jìn)行AD_SMPL_NUM次轉(zhuǎn)換的結(jié)果，最終的轉(zhuǎn)換結(jié)果為AD_value=(∑AD_data[ ])/AD_SMPL_NUM，實(shí)驗(yàn)中取AD_SMPL_NUM=20。 占空比變速調(diào)整子模塊 功能描述由于需要在規(guī)定時(shí)間內(nèi)將電壓調(diào)整到用戶設(shè)置的目標(biāo)電壓，即完成占空比的調(diào)整。若當(dāng)前電壓與目標(biāo)電壓相差較大，則每次占空比的調(diào)整增量也應(yīng)比較大，反之若當(dāng)前電壓接近目標(biāo)電壓，占空比的調(diào)整增量應(yīng)比較小才能達(dá)到精度要求，因此需要變速調(diào)整占空比。 調(diào)用函數(shù)說(shuō)明unsigned int AD_change(unsigned int volt){}功能：電壓與ADC轉(zhuǎn)換所得數(shù)字量的對(duì)應(yīng)關(guān)系查找表輸入項(xiàng)：目標(biāo)電壓volt，輸出項(xiàng)：目標(biāo)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(diào)整模塊流程邏輯7. 參考文獻(xiàn)[1] 徐薇莉等，自動(dòng)控制理論與設(shè)計(jì)，上海交通大學(xué)出版社，2001[2] 上海交大電子工程系，科技創(chuàng)新[3]課程任務(wù)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(shè)計(jì)和實(shí)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(dǎo)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(shè)計(jì)補(bǔ)充討論 電壓檢測(cè)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(wèn)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(shè)計(jì)補(bǔ)充討論 電壓檢測(cè)部分[I] ，2006[17] 上海交大電子工程系，科技創(chuàng)新[3]設(shè)計(jì)作品 測(cè)試方法和評(píng)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(yùn)行環(huán)境開發(fā)工具運(yùn)行環(huán)境直流穩(wěn)壓電源數(shù)字萬(wàn)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(yùn)行環(huán)境軟件名稱運(yùn)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(shí)器初值 */define V_T1 0xfd /*SCOM 9600 baud, ! notice: crystal */define V_TH0 0xee /* ~ 5ms , ! notice: crystal */define V_TL0 0x00/* 數(shù)碼管段驅(qū)動(dòng)寄存器地址 */define ADDR_8SEG XBYTE[0x2000]/* 數(shù)碼管位驅(qū)動(dòng)和指示燈驅(qū)動(dòng)寄存器地址 */define ADDR_SEL XBYTE[0x4000]/* 單片機(jī)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(gè)數(shù) */define v_keycount 3define ADJUST_NUM 3/*電壓采樣個(gè)數(shù)*/define AD_SMPL_NUM 20/*多項(xiàng)式階數(shù)*/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(biāo)志和計(jì)數(shù)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(dāng)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(shù)碼管位驅(qū)動(dòng)和指示燈驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出緩存，定義了一個(gè)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(shù)碼管掃描驅(qū)動(dòng)指針，為測(cè)試外部存儲(chǔ)器（U3 6264），特使用xdata類型 */unsigned char xdata digi_scaner。/* 測(cè)試用計(jì)數(shù)值十進(jìn)制表示，為測(cè)試外部存儲(chǔ)器（U3 6264），特使用xdata類型 */unsigned char xdata digi[4]。/*系統(tǒng)輸出電壓*/unsigned int volt。