【正文】 從選題到幫助解決實(shí)際遇到的問(wèn)題， 從做論文的經(jīng)驗(yàn)。 基于單片機(jī)的正弦波逆變電源設(shè)計(jì) 33 參考文獻(xiàn) [1] 田闖 ,. 直流電源 屏電池單片機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng) [J]. 西鐵科技 ,2021,(1). [2] 李海濤 ,. 關(guān)于如何提高單片機(jī)系統(tǒng)可靠性的探討 [J]. 寧夏機(jī)械 ,2021,(3). [3] 高彥波 ,李巖 ,畢曉燕 ,. PC 與單片機(jī)之間的遠(yuǎn)距離并行通訊卡 [J]. 電站設(shè)備自 動(dòng)化 ,2021,(3). [4] 李艷 紅 ,. 單片機(jī) I/O 口不宜用作直接驅(qū)動(dòng)出口 [J]. 電站設(shè)備自動(dòng)化 ,2021,(2). [5] 彭同明 ,楊少華 ,. “單片機(jī)原理及應(yīng)用 ”課程改革 的分析 [J]. 武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 學(xué)報(bào) ,2021,(1). [6] 宋青 松 ,張旭東 ,王立 賢 ,眭眾國(guó) ,. MCS—96系列單片機(jī)與 IBMPC系列微機(jī)之間通訊 的實(shí)現(xiàn) [J]. 電站設(shè)備自動(dòng)化 ,2021,(1). [7] 李廣 弟等 .單片機(jī)基礎(chǔ) [M].北京航空航天出版社， 2021. [8] 王東峰 等 .單片機(jī) C 語(yǔ)言應(yīng)用 100 例 [M].電子工業(yè)出版社 ， 2021. [9] 陳海宴 .51 單片機(jī)原理及應(yīng)用 [M].北京航空航天大學(xué) 出版社， 2021. [10] 劉守義等 .單片機(jī)技術(shù)基礎(chǔ) [M].西安電子科技大學(xué) 出版社， 2021. [11] 鐘富昭等 .8051 單片機(jī) 典型模塊設(shè)計(jì)與應(yīng)用 [M].人民郵電出版社 ， 2021. [12] 李平等 .單片機(jī)入門(mén)與開(kāi)發(fā) [M].機(jī)械工業(yè)出版社 ， 2021. 基于單片機(jī)的正弦波逆變電源設(shè)計(jì) 34 致謝 經(jīng)過(guò)半年多的努力，本 設(shè)計(jì)終于 順利 的 完成。由于電器在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的瞬間電流較大，調(diào)序的峰值輸出功率在 800W 左右。帶動(dòng)感性負(fù)載時(shí)無(wú)方波逆變電源式“嗞嗞”響。負(fù)載分別測(cè)試了白熾燈、小功率洗衣機(jī)、電視機(jī)等電器。擁有全方位的保護(hù)功能，可以方便的使用。設(shè)計(jì)了液晶顯示模塊，可以顯示輸出的電壓、頻率等參數(shù)。 //置 SCLK 為 0，產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘脈沖 } } } 基于單片機(jī)的正弦波逆變電源設(shè)計(jì) 32 第五章 結(jié)束語(yǔ) 本設(shè)計(jì)采用單片機(jī) STC12C5410AD 控制的標(biāo)準(zhǔn)正弦波逆變電源。i++)//輸出低 4 位的 0 { sclk=1。 //將后兩個(gè)字節(jié)的低 4 位置 0 for(i=0。 //置 SCLK 為 1 sclk=0。//將數(shù)據(jù)移位 sid=CY。i4。j3。 //置 SCLK 為 1 sclk=0。 //置 SCLK 為 0，產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘脈沖 sid=0。 //如果 0，則為 命令，將 sid 置 0 sclk=1。//置 SCLK 為 0，產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘脈沖 if(dat_m)//判斷是指令還是數(shù)據(jù) sid=1。//置 SID 為 0，即為寫(xiě)指令 基于單片機(jī)的正弦波逆變電源設(shè)計(jì) 31 sclk=1。//將時(shí)鐘線置 1 sclk=0。i5。//置 SCLK 為 0 sid=1。//賦值命令的內(nèi)容 cs=1。//定義臨時(shí)變量 delay (50)。再利用該時(shí)序圖設(shè)計(jì)如下程序。第二次傳輸命令的低 4 位，低4 位置 0，組成一個(gè)字節(jié)傳輸。在前 8位數(shù)據(jù)傳輸完成后，將傳輸一個(gè)字節(jié)的命令。 RS 代表了數(shù)據(jù)與指令的選擇，即本次發(fā)送的命令為數(shù)據(jù)或指令。后兩個(gè)位元為 RW 和 RS。 基于單片機(jī)的正弦波逆變電源設(shè)計(jì) 30 圖 49 LCD 12832串行模式時(shí)序圖 單片機(jī)向液晶模塊發(fā)送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)時(shí)，一共需要 24 個(gè)有效的時(shí)鐘脈沖。 CS 從 0 跳變到 1 時(shí)，將要傳輸?shù)囊唤M串行數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)重新定義第一位。當(dāng)片選端 CS=1 時(shí)，同步時(shí)鐘線 SCLK 有效。 /*設(shè)置光標(biāo)的移動(dòng)方向?yàn)橄蛴?*/ wr_lcd (m,0x0c)。/*清屏命令 */ delay (100)。//置為串行工作模式 wr_lcd (m,0x30)。 基于單片機(jī)的正弦波逆變電源設(shè)計(jì) 29 上 電初 始 化延 時(shí)選 擇 串 行 模 式延 時(shí)清 除 顯 示延 時(shí)設(shè) 定 顯 示 點(diǎn)初 始 化 完 成 圖 48 液晶初始化流程圖 液晶屏 intial 程序如下。 在對(duì)液晶屏進(jìn)行顯示之前要根據(jù)這些常用指令對(duì)液晶進(jìn)行初始化操作。返回值包含了位地址計(jì)數(shù)器的數(shù)據(jù)。 (3)設(shè)定進(jìn)入點(diǎn) 當(dāng)數(shù)據(jù)出現(xiàn)時(shí)，位地址增減用光標(biāo)的移動(dòng)來(lái)觀察。第一行地址為 80H到 87H，第二行的地址為 90H 到 97H。常用如下命令。具有較強(qiáng)的控制顯示功能。 //清空第四路的比較 /捕捉寄存器的高 8 位 // CR=1。 //清空第三路的比較 /捕捉寄存器的高 8 位 // CCAP3L=0X00。 //清空第二路的比較 /捕捉寄存器的高 8 位 // CCAP2L=0X00。 //清空第一路的比較 /捕捉寄存器的高 8 位 // CCAP1L=0X00。 //設(shè)置第四路 PWM 口 // CCAP0L=0X00。 //設(shè)置第二路 PWM 口 // CCAPM2=0X42。/*寄存器高 8 位置零 */ CCAPM0=0X42。 /*標(biāo)志位清零 */ CL=0X00。 void pwm_init(){ CMOD=0X02。 經(jīng)過(guò)以上的步驟后，在對(duì)應(yīng)的 PWM 引腳上不斷的產(chǎn)生隨著正弦規(guī)律變化的脈沖寬度，顯示出來(lái)的便為準(zhǔn)確的 SPWM 波形。 (7) 啟動(dòng) PCA 計(jì)數(shù)。 (5) 將脈沖寬度值 sin[n]裝入 CCAPnH。 (3) PCA 模式輸助寄存器清 0。 (1) 將 PCA 模塊 0 的工作模式通過(guò)寄存器定義為 8 位的 PWM 模式。 脈沖寬度值通 過(guò)正弦表格的形式存入程序中的數(shù)組中，在每個(gè)載波周期，輸入對(duì)應(yīng)數(shù)值。選出的正弦數(shù)組如下。SPWM 波形脈寬示意圖如圖 47 所示。 PCA 定時(shí)器的 CH 與 CCAP1H， CL與 CCAL1L 比較，兩者相等時(shí)， 產(chǎn)生中斷。 //取得電壓的值 i_out=ad(AD_IOUT)*i_c/256。 voltage_regulation()。 pwm1=(unsigned char)pwm_1。//清 0 i=k。 //轉(zhuǎn)換為 8 位數(shù)值 pwm1=0。//清 0 pwm_2=m*pwm[j]/216。 //清 0 基于單片機(jī)的正弦波逆變電源設(shè)計(jì) 26 } else if(k=317){ j=k159。//計(jì) 算寬度值 pwm1=(unsigned char)pwm_1。//中斷次累計(jì) if(k159){//正半周 // i=k。 //裝入第三路脈沖寬度值 // CCAP3H=pwm3。//裝入第一路脈沖寬度值 // CCAP1H=pwm1。//重裝計(jì)數(shù)值 // TR0=1。 void int_time0(void) interrupt 1{ TH0=0XFE。流程圖如圖 46 所示。 CCAPMn 寄存器中的 PWMn 位和 ECOMn 位置位時(shí)可以使能 PWM 模式。當(dāng) CL 的值為 FF 時(shí)，繼續(xù)增加將產(chǎn)生溢出，溢出時(shí)變?yōu)?0，此時(shí) EPCn 的值裝載到 EPCnL 和 CCAPnL 中。 CL的值小于 EPCn 時(shí)，輸出為低。 SPWM 生成主要工作 PWM 脈沖輸出模式。 PCA 計(jì)數(shù)脈沖選擇如表 43 所示。 表 42 CMOD寄存器定義 名稱 地址 Bit7 Bi6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 CMOD 0XD9 CIDL CPS1 CPS0 ECF 表中的 CPSl 和 CPS0 位是 PCA 計(jì)數(shù)脈沖 選擇位。 PCA 定時(shí)器決定了這四個(gè)模塊的時(shí)間基準(zhǔn)。 STC12C5410AD 單片機(jī) PCA 模塊輸出管腳如表 41 所示。 SPWM 程序設(shè)計(jì) 單片機(jī) STC12C5410AD 自帶四路可編程計(jì)數(shù)器陣列 PCA/PWM 模塊電路，只需配置相關(guān)的寄存器便可產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的 PWM 波形。每次修改程序后，按 F7，都將重新產(chǎn)生一個(gè) hex 文件，新 hex文件將覆蓋舊文件。便會(huì)在編譯時(shí)，在工程文件的目錄中產(chǎn)生 hex 文件。右擊“ Target 1”，在彈出的菜單中選擇“ Options for Target Target1”。如圖 45 所示。因此，需要將程序文件加入到工程中。文件名需要加上擴(kuò)展名，本次設(shè)計(jì)的程序設(shè)計(jì)采用 C 語(yǔ)言編寫(xiě)，因此，將程序文件命名為 。 圖 44 新建程序文件 源程序輸入完成后，點(diǎn)擊保存。默認(rèn)文件名為 Text1,在該窗口中可以輸入源程序。工程創(chuàng)建完成后，需要新建一個(gè)程序文件。如圖 43 所示。如圖 42 所示。選擇 Atmel 的 AT89C51 即可。點(diǎn)擊保存按鈕即可。在對(duì)話框中選擇保存該工程的文件夾 和工程名。 之后新建一個(gè)工程，并將該工程保存在新建的文件夾中。 首先需要新建一個(gè)文件夾，用于存放程序的工程文件。因此，可以選擇 51 的內(nèi)核，在程序中加入 STC12C5410AD 單片機(jī)宏定義的頭文件即可使用。系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)步驟有三個(gè)，一是選擇開(kāi)發(fā)環(huán)境的，即程序的編寫(xiě)、調(diào)試、編譯等操作的環(huán)境與軟件；二是各功能模塊程序的設(shè)計(jì)；三是最終的程序調(diào)試，以實(shí)現(xiàn)要求的功 能。兩者缺一不可。 基于單片機(jī)的正弦波逆變電源設(shè)計(jì) 20 12345678LCD12832GNDVSSVSS+5VVDDLCD_ENLCD_DILCD_CLK+5VBLKBLK 圖 314 液晶顯示模塊原理圖 蜂鳴器報(bào)警 當(dāng)輸入電壓過(guò)高或過(guò)低時(shí)，會(huì)通過(guò)蜂鳴器產(chǎn)生蜂鳴聲，蜂鳴器的電路設(shè)計(jì)如圖 315所示。在串行工作模式下，根據(jù)同步時(shí)鐘線 SCLK和串行數(shù)據(jù)線 SID 配合完成 數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。 表 32 LCD12831管腳 引腳 名稱 功能說(shuō)明 1 VO 亮度調(diào)整，外部接電阻 2 VR 亮度調(diào)整，外部接電阻 3 GND 地 4 VCC 電源 5 NC 保留端 6 RS(CS) 并行：選擇寄存器；串行：數(shù)據(jù)寄存器片選端 7 RW(SID) 并行：讀寫(xiě)控制器；串行：數(shù)據(jù)輸入端 8 E(SCLK) 并行：讀寫(xiě)數(shù)據(jù)起始端；串行：輸入脈沖 9 D0 數(shù)據(jù) 0 位，僅在并行有效 10 D1 數(shù)據(jù) 1 位，僅在并行有效 11 D2 數(shù)據(jù) 2 位，僅在并行有效 12 D3 數(shù)據(jù) 3 位，僅在并行有效 13 D4 數(shù)據(jù) 4 位，僅在并行有效 14 D5 數(shù)據(jù) 5 位，僅在并行有效 15 D6 數(shù)據(jù) 6 位，僅在并行有效 16 D7 數(shù)據(jù) 7 位，僅在并行有效 17 PSB 控制信號(hào)， 0 為串行， 1 為并行 18 RST 低有效的復(fù)位信號(hào) 19 LK 液晶內(nèi)部背光源負(fù)極 20 LA 液晶內(nèi)部背光源正極 為了節(jié)約管腳的使用，簡(jiǎn)化電路連接，本次設(shè)計(jì)采用的是串行口連接。行寄存器在內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸為串行方式，列寄存器有兩種數(shù)據(jù)傳輸方式，一種是單一方向傳輸，一種是雙向數(shù)據(jù)傳輸。 常見(jiàn)的液晶模塊的驅(qū)動(dòng)方式有三種，分別為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)、單矩陣驅(qū)動(dòng)和主動(dòng)矩陣驅(qū)動(dòng)。設(shè)計(jì)的穩(wěn)壓電路如圖 313 所示。因此，所組 成的穩(wěn)壓電路也十分簡(jiǎn)單，僅需配置幾個(gè)濾波電容，便可以組成一個(gè)穩(wěn)壓電路。本設(shè)計(jì)采用的方案為將輸入的 12V直流電壓經(jīng)過(guò) 7805 三端穩(wěn)壓集成電路 ，芯片 輸出穩(wěn)定的 直流 5V電源。 基于單片機(jī)的正弦波逆變電源設(shè)計(jì) 18 1KR45OUT11INA2INA+3GND4INB+5INB6OUT27VCC8U3LM393GND+5VC60GNDVO_L10KR46R47C61+5VGNDSD100KR48Vref 312 輸出保護(hù)電路原理圖 直流 5V 電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)輸入的電壓為直流的 12V，輸出為交流 220V，而系統(tǒng)內(nèi)各芯片工作電壓為直流 5V。有效的保護(hù)的電路。另一路送入 IR2110S的關(guān)斷端 (SD端 )。設(shè)計(jì)電路如圖 311。當(dāng)輸入電壓過(guò)高或過(guò)低時(shí)，關(guān)斷 DCDC 模塊中 PWM 的產(chǎn)生，即可停止轉(zhuǎn)換。 Z1 為穩(wěn)壓管，防止 MOS 管的柵極和源極兩端電壓過(guò)高，損壞 MOS 管。當(dāng)輸入電源接錯(cuò)時(shí)，二極管反射截止，MOS 的截止，電路中沒(méi)有電流流過(guò)，切斷了后級(jí)負(fù)載與電源的連接。 基于單片機(jī)的正弦波逆變電源設(shè)計(jì) 17 RF1IRF3205Ri1Ri2Z1Ci1GND_INDC_IN +12VGND 圖 310 反接保護(hù)原理圖 當(dāng)輸入電源正確接入時(shí)， MOS 管體二極管正向?qū)ǎ?MOS 管的柵極電壓大于源極電壓，因此 MOS 管導(dǎo)通。 如果電路接反 時(shí)， 立刻 切斷電源的輸入，防止損壞后 續(xù) 電路。二是防止輸入電壓過(guò)低。 輸入保護(hù) 輸入的保護(hù)主要有三部分