【正文】 abcdefg8 dp9GNDa bfcgde dpDB4D7D6D5D4D3D2D1Q4PNPDA4r21 DA4C910uF+5VR31R32+5V+5V+5V+5VVCC4CLK3D21Q5Q6CLRPRU2ASN7474N+5V+5VC311uF圖 420 采集顯示硬件圖單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，控制 ADC0809的開(kāi)始與結(jié)束，并把所采集的數(shù)據(jù)讀入進(jìn)行處理和 BCD碼的轉(zhuǎn)換，最后送入數(shù)碼管顯示。 ⑥ 工作溫度范圍為40～＋85 攝氏度 ⑦ 低功耗，約 15mW。 ② 具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫恕?⑥ 當(dāng) EOC變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，這時(shí)給 OE為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)。 ④ 在 START端給出一個(gè)至少有 100ns寬的正脈沖信號(hào)。 ② 初始化時(shí)，使 START和 OE信號(hào)全為低電平。當(dāng) OE輸入高電平 時(shí)，輸出三態(tài)門(mén)打開(kāi)，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。下降沿啟動(dòng) A／D 轉(zhuǎn)換，之后 EOC輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。此地址經(jīng)譯碼選通 8路模擬輸入之一到比較器。 GND：地。REF（+） 、REF（）：參考電壓輸入。OE＝0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。EOC：A／D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng) A／D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平） 。START：A／D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng) ALE線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將 ADDA，ADDB，ADDC 三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。通道選擇與 ADDA、ADDB、ADDC 的關(guān)系表如下表 4所示：表 4 ADC0809譯碼選擇ADDC ADDB ADDA 選擇的通道0 0 0 IN00 0 1 IN10 1 0 IN20 1 1 IN31 0 0 IN41 0 1 IN51 1 0 IN61 1 1 IN7DO～D7：8 位數(shù)字量輸出端。ADC0809 對(duì)輸入模擬量要求；信號(hào)單極性，電壓范圍是 0－5V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過(guò)程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。ADC0809 是 8位數(shù)輸入。分辨率是 A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入量變化敏感程度的描述，與輸入數(shù)字量的位數(shù)有關(guān)。也就出現(xiàn)了單片機(jī)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換 [12]。在自動(dòng)控制領(lǐng)域中，常用單片機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，而被測(cè)、被控的參量通常是一些連續(xù)變化的物理量，即模擬量，如：溫度、速度、電壓、電流、壓力等。因?yàn)槠鋬?nèi)部有三態(tài)輸出能力，所以既可與各種微處理器相連，也可單獨(dú)工作，輸入輸出與TTL兼容。多路開(kāi)關(guān)可選通 8個(gè)模擬通道，允許 8路模擬量分時(shí)輸入，共用 A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 ADC0809 介紹 ADC0809芯片有 28條引腳，采用雙列直插式封裝，ADC0809 是 CMOS單片型逐次逼近式 A／D 轉(zhuǎn)換器 [10]，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 418所示。單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有兩種類(lèi)型，一種是程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開(kāi)的形式，即哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計(jì)算機(jī)廣泛使用的程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓(Princeton)結(jié)構(gòu)。10 中斷系統(tǒng) 89S52具備較完善的中斷功能，有兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有 2級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。8 并行輸入輸出口 89S52共有 4組 8位 I/O口(P0、 PP2 或 P3)，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。6 程序存儲(chǔ)器89S52共有 4096個(gè) E2PROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。4 中央處理器中央處理器(CPU)是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，是 8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU 負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)圖任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。端 口 0驅(qū) 動(dòng) 器 端 口 2驅(qū) 動(dòng) 器RAM（ 128） 端 口 0鎖 存 器 端 口 2鎖 存 器 ROM（ 4K8） 程 序 地 址 寄 存 器緩 沖 器PC加 1寄 存 器程 序 計(jì) 數(shù) 器 PC數(shù) 據(jù) 指 針 DPTR堆 棧 指 示 器 SPPCONSCONTMDTCONTH0L0H1L1SBUF（ X） （ R） IE中 斷 、 串 行 口 和 定 時(shí) 器RAM地 址寄 存 器 ACB寄 存 器 ALU狀 態(tài) 寄 存 器暫 存 器 2暫 存 器 1定 時(shí)與控 制 指 令寄 存器 端 口 1鎖 存 器 端 口 3鎖 存 器端 口 1驅(qū) 動(dòng) 器 端 口 3驅(qū) 動(dòng) 器XTAL1XTAL2P0.～ ～ ～ ～ Vcs（ ＋ 5）圖 417 MCS51內(nèi)部結(jié)構(gòu)3 振蕩器特性XTAL1和 XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。常見(jiàn)復(fù)位電路如圖 416所示。要保持 RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加 5V編程電源（V PP） 。/EA/VPP：當(dāng)/EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000HFFFFH） ，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN 有效。在平時(shí)，ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。P3口也可作為 AT89S52的一些特殊功能口，如下所示：P3口管腳備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0外部輸入） T1（記時(shí)器 1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。當(dāng) P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。P2 口在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。當(dāng) P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1 口作為低八位地址接收。P1口：P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O口 [8]。P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。VCC：供電電壓（5V）GND：接地RST/VPD9RXD/TXD/INT0/INT1/T0/T1/WR/RD/XTAL218XTAL119GND20 21 22 23 24 25 26 27 28PSEN 29ALE/PROG 30EA/VPP 31 32 33 34 35 36 37 38 39VCC 40圖 415 MCS51的引腳P0口：P0 口為一個(gè) 8位漏級(jí)開(kāi)路雙向 I/O口。由于將多功能 8位 CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL 的 AT89S52是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案 [7]。89S52是控制系統(tǒng)內(nèi)部的主要部分，它是整個(gè)控制系統(tǒng)的處理單元，AT89S52 是一種帶 4K字節(jié)可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能 CMOS 8位微處理器，俗稱(chēng)單片機(jī)。由此可以畫(huà)出它的軟件流程圖,圖 413所示是系統(tǒng)的主流程, 圖 414是中斷流程。采用 ATMEGA8單片機(jī)作為SPWM的硬件需要。運(yùn)算完成之后狀態(tài)寄存器的內(nèi)容得到更新以反映操作結(jié)果。ALU支持寄存器之間以及寄存器和常數(shù)之間的算術(shù)和邏輯運(yùn)算。其中一個(gè)指針還可以作為程序存儲(chǔ)器查詢表的地址指針。整個(gè)過(guò)程僅需一個(gè)時(shí)鐘周期。從而實(shí)現(xiàn)了單時(shí)鐘周期的ALU操作。程序存儲(chǔ)器是可以在線編程的Flash。CPU在執(zhí)行一條指令的同時(shí)讀取下一條指令(在本文稱(chēng)為預(yù)取)。端口D的第二功能見(jiàn)表3：表3 PD口的第二功能端口引腳 第二功能PD7 AIN1 (模擬比較器負(fù)輸入)PD6 AIN0 (模擬比較器正輸入)PD5 T1 (T/C1外部計(jì)數(shù)器輸入)PD4 XCK (USART外部時(shí)鐘輸入/輸出)T0 (T/C0外部計(jì)數(shù)器輸入)PD3 INT1 (外部中斷1輸入)PD2 INT0 (外部中斷0輸入)PD1 TXD (USART輸出引腳)PD0 RXD (USART輸入引腳)為了獲得最高的性能以及并行性，AVR采用了Harvard 結(jié)構(gòu)，具有獨(dú)立的數(shù)據(jù)和程序總線。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。端口C除了可以當(dāng)作普通的I/O口使用外還具有第二功能，其第二功能見(jiàn)表2：表2 PC口的第二功能端口引腳 第二功能PC6 RESET (復(fù)位引腳)PC5 ADC5 (ADC輸入通道5)SCL (兩線串行總線時(shí)鐘線)PC4 ADC4 (ADC輸入通道4)SDA (兩線串行總線數(shù)據(jù)輸入/輸出線)PC3 ADC3 (ADC輸入通道3)PC2 ADC2 (ADC輸入通道2)PC1 ADC1 (ADC輸入通道1)PC0 ADC0 (ADC輸入通道0)端口D：(PD7……PD0) 端口D同樣是為8位雙向I/O口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。但是在使用過(guò)程中需要注意PC6的電氣特性與端口C的其他引腳不同，RSTDISBL熔絲位未編程，PC6作為復(fù)位輸入引腳。在復(fù)位過(guò)程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口C處于高阻狀態(tài)。其輸出緩沖器具有對(duì)稱(chēng)的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。通過(guò)時(shí)鐘選擇熔絲位的設(shè)置PB7可作為反向振蕩放大器的輸出端。在復(fù)位過(guò)程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口B處于高阻狀態(tài)。其輸出緩沖器具有對(duì)稱(chēng)的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。GND 地。 ATMEGA8 單片機(jī)引腳及功能ATmega8單片機(jī)的管腳圖如圖411，共有28個(gè)引腳。在更新應(yīng)用Flash存儲(chǔ)區(qū)時(shí)引導(dǎo)Flash區(qū)的程序繼續(xù)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了RWW操作。片內(nèi)ISPFlash允許程序存儲(chǔ)器通過(guò)ISP串行接口，或者通用編程器進(jìn)行編程，也可以通過(guò)運(yùn)行于AVR內(nèi)核之中的引導(dǎo)程序進(jìn)行編程。ATMEGA8是28引腳的PDIP封裝有23個(gè)可編程的I/O口，工作電壓寬從 ，速度等級(jí)均可工作，執(zhí)行速度最高可以達(dá)到16MHz?？梢詫?duì)鎖定位進(jìn)行編程以實(shí)現(xiàn)用戶程序的加密，除此之外還具有：兩個(gè)具有獨(dú)立預(yù)分頻器8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，其中的一個(gè)還具有比較功能。將正弦信號(hào)的正半周 N等分，則每份為 π/N 弧度，由圖可看出脈沖高度為。 (a)自然采樣法 (b)規(guī)則采樣法圖 49 常用 SPWM算法2 采用等效面積法 等效面積法就是把一個(gè)正弦半波分為N等分，每一等分的正弦曲線與橫軸所包圍的面積都用一個(gè)與此面積相同的等高矩形脈沖代替，矩形脈沖的中點(diǎn)與正弦波每一等分的中點(diǎn)重合，這樣，由N個(gè)等幅而不等寬的矩形脈沖所構(gòu)成的波形就與正弦半波等效，顯然這一系列脈沖波形的寬的和開(kāi)關(guān)時(shí)刻可以嚴(yán)格地用數(shù)學(xué)方法計(jì)算得到。自然取樣法圖49，采用計(jì)算的方法尋找三角載波U Δ 與參考正弦波U R的交點(diǎn)作為開(kāi)關(guān)值以確定SPWM的脈沖寬度，這種方法誤差小、精度高，但是計(jì)算量大，難以做到實(shí)時(shí)控制，用查表法將占用大量?jī)?nèi)存，一般不采用。ATMEL公司推出的8位單片機(jī)片ATMEGA8為逆變控制電路的全數(shù)字化設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)有力的硬件支持、豐富的軟件指令，給軟件編程帶來(lái)了很大方便。PWM控制電路經(jīng)歷了由實(shí)級(jí)到越來(lái)越完善的演化。本設(shè)計(jì)中介紹了一種由ATMEGA8高速單片機(jī)算法生成的SPWM脈沖序列控制變頻調(diào)速的方法。早期使用模擬電路元件生成SPWM波形，所需硬件較多，算法不夠靈活，改變參數(shù)和調(diào)試比較麻煩。D37C552200uF 12VD38C572200uF 12VD36C532200uF 12VAC220V圖 48 驅(qū)動(dòng)電路獨(dú)立電源電路 SPWM 單元電路 SPWM 發(fā)展近年來(lái)，隨著自關(guān)斷器件的不斷發(fā)展，采用以正弦波作為參考電壓的SPWM控制的VVVF(VVVF的全稱(chēng)是Variable Voltage Variable Frequency，意思是“變壓變頻”)調(diào)速,已成為變頻的主流。在三端穩(wěn)壓管的輸入輸出端與地之間連接大容量的濾波電容，使濾掉紋波的效果更好，輸出的直流電壓更穩(wěn)定。 電源電路設(shè)計(jì)由于低通需要驅(qū)動(dòng)電路需要 18V的工作電壓而單片機(jī)、ADC08074LS47 等工作電壓需要 5V，所以變壓器的輸出只需要接地和 15V，考慮到 IGBT驅(qū)動(dòng)電路必須和單片機(jī)分開(kāi)供電，所以采取對(duì)單片機(jī)單獨(dú)供電，IGBT 上橋臂單獨(dú)供電，下橋臂共用一個(gè)電源。電路如圖 46所示：L1 10mHL2 10mHC1圖 46 低通濾波 SPWM經(jīng)過(guò)低通濾波濾除高次諧波。計(jì)算公式： （45）)2(1CLF???F為低通濾波的截止頻率，L 為電感容量,C 為電容容量。而 LC低通濾波就解決了這個(gè)缺點(diǎn)。 低通濾波電路設(shè)計(jì)“低通濾波”電路，顧名思義，只允許低頻信號(hào)通過(guò)，不允許高