【正文】 器儀表具有理想的參數(shù)指標(biāo)，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗。理論上同一 種儀器可以在一個電路中隨意的調(diào)用。 4)Protues 提供了豐富的資源 （ 1） Protues 可提供的仿真元器件資源：仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件，有 30 多個元件庫。 ※ 編譯及調(diào)試：支持單片機(jī)匯編語言的編輯 /編譯 /源碼級仿真，內(nèi)帶 805 AVR、 PIC 的匯編編譯器，也可以與第三方集成編譯環(huán)境（如 IAR、 Keil 和 Hitech）結(jié)合，進(jìn)行高級語言的源碼級仿真和調(diào)試。 完善的電路仿真功能（ Prospice） ProSPICE 混合仿真：基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SPICE3F5，實(shí)現(xiàn)數(shù)字 /模擬電路的混合仿真；超過27000 個仿真器件：可以通過內(nèi)部原型或使用廠家的 SPICE 文件自行設(shè)計仿真器件，Labcenter 也在不斷地發(fā)布新的仿真器件，還可導(dǎo)入第三方發(fā)布的仿真器件； 多樣的激勵源：包括直流、正弦、脈沖、分段線性脈沖、音頻（使用 wav 文件）、指數(shù)信號、單頻FM、數(shù)字時鐘和碼流，還支持文件形式的信號輸入； 豐富的虛擬儀器： 13 種虛擬儀器，面板操作逼真，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器、直流電壓 /電流表、交流電壓 /電流表、數(shù)字圖案發(fā)生器、頻率計 /計數(shù)器、邏輯探頭、虛擬終端、 SPI 調(diào)試器、 I2C 調(diào)試器等； 生動的仿真顯示：用色點(diǎn)顯示引腳的數(shù)字電平，導(dǎo)線以不同顏色表示其對地電壓大小，結(jié)合動態(tài)器件（如電機(jī)、顯示器件、按鈕）的使用可以使仿真更加直觀、生動； 高級圖形仿真功能（ ASF）：基于圖標(biāo)的分析可以精確分析電路的多項(xiàng)指標(biāo)，包括工作點(diǎn)、瞬態(tài)特性、頻率特性、傳輸特性、噪聲、失真、傅立葉頻譜分析等，還可以進(jìn)行一致性分析。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器 等， Protues 建立了完備的電子設(shè)計開發(fā)環(huán)境。可以仿真 51 系列、 AVR、 PIC、 ARM、等常用主流單片機(jī)。用戶甚至可以實(shí)時采用諸如 RAM， ROM，鍵盤，馬達(dá)， LED，LCD， AD/DA，部分 SPI 器件，部分 IIC 器件。 Protues 軟件具有其它 EDA 工 具軟件（例： multisim）的功能。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、 PCB 設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺，其處理器模型支持 805 HC1PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3 AVR、 ARM、 8086 和 MSP430 等， 2020 年即將增加 Cortex和 DSP 系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。它不僅具有其它 EDA 工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。A’。 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（ CGROM)已經(jīng)存儲了 160 個不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“ A”的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時模塊把地址 41H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“ A”。 1602LCD 的供電電壓為 +5V電壓，對比度可調(diào) ,內(nèi)含復(fù)位電路 ,提供各種控制命令 ,如：清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能 ,有 80字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲器 DDRAM,內(nèi)建有 192個 5X7 點(diǎn) 陣的字型的字符發(fā)生器 CGROM,8 個可由用戶自定義的 5X7 的字符發(fā)生器 CGRAM。 第 15～ 16 腳：空腳或背燈電源。 第 6 腳： E(或 EN)端為使能 (enable)端。 第 4 腳： RS 為 寄存器選擇，高電平 1 時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平 0 時選擇指令寄存器。 目前市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于 HD44780 液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于 HD44780 寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶。 1602 液晶也叫 1602字符型液晶它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點(diǎn)陣型液晶模塊它有若干個 5X7或者 5X11 等點(diǎn)陣字符位組成，每個點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個字符。 對本設(shè)計已經(jīng)足夠使用，因此不需要再擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲器 。 （ 5） AT89C52 單片機(jī)擴(kuò)展電路及分析 AT89C52 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8 字節(jié) FLASH 閃速存儲器， 256 字 節(jié) 內(nèi)部 RAM , 32 個 I/O口線， 2 個 16 位定時／計數(shù)器，一個 6向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。 不應(yīng)將數(shù)據(jù) 1寫入未定義的單元，由于這些單元在將來的產(chǎn)品中可能賦予新的功能。并非所有的地址都被定義，從 80HFFH 共 128 個字節(jié)只有一部分被定義，還有相當(dāng)一部分沒有定義。 flash 存儲器編程時，該 引腳 加上 +12V 的編程允許電源 VPP ，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 VPP 。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器 (地址為 0000HFFFFH ) , EA端必須保持低電平 (接地）．需注 意 的是：如果加密位 LBI 被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存 EA端狀態(tài)。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次 PSEN 信號。該位置位后， 只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活 ,此外，該 引腳 會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無效。 對 Flash 存儲器編程期間，該 引腳 還用于輸入編程脈沖 (PROG)。 表格 1 P3口第二功能 端口 引腳 第二功能 RXD（串行輸入口〕 TXD（串行輸出口〕 INTO（外中斷 0〕 INTO（外中斷 l) TO （定時／計數(shù)器 0 ) Tl （定時／計數(shù)器 l ) WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） ⑧ ALE/PROG:當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE(地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8位字節(jié)．一般情況下， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的 。 ⑦ RST：復(fù)位輸入。 P3 口除了作為 I/0 口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表 格 1所示 。對 P3口寫入“ 1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。 ⑥ P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口 。在訪問 8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器、如執(zhí)行 MOVXRI 指令）時， P2口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。對端口 P2寫“ 1” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個 引腳 被外部信號拉低時會輸出一個電流。與 AT89C51不同之處是， 和 /計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入（ ）和 外部觸發(fā) 輸入（ ) , FLASH 編程和程序校驗(yàn)期間，Pl接收低 8位地址。對端口寫“ 1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。 在 FLASH 中 編程時， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時，要求外接上拉電阻。 ③ P0： P0 口是一組 8位漏極開路型雙向 I/O 口，即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。 圖 5 AT89C52 引腳圖 （ 3） AT89C52 部分引腳功能說明 ① XTAL1：片內(nèi)晶振電路反相放大器的輸入端。空閑方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時／計數(shù)器．串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 ② 8 字節(jié)可重擦寫 FLASH 閃速存儲器 ③ 1000 次擦寫周期 ④ 全靜態(tài)操作： 0HZ24MHZ ⑤ 三級加密程序存儲器 ⑥ 256X8 字節(jié)內(nèi)部 RAM ⑦ 32 個可編程 I/0 口線 ⑧ 3 個 16 位定時／計數(shù)器 ⑨ 6 個中斷源 ⑩ 可編程串行 UART 通道 、 低功耗空閑和掉電模式 （ 2） At89C52 功能特性 AT89C52 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8 字節(jié) FLASH 閃速存儲器， 256 字 節(jié) 內(nèi)部 RAM , 32 個I/O 口線， 3 個 16 位定時／計數(shù)器，一個 6向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。功能強(qiáng)大的 AT89C52 單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜 的 控制應(yīng)用場合。 電 源時 鐘 電 路控 制 器顯 示按 鍵 輸 入P W M 輸 出生 成 P W MP W M 參 數(shù) 設(shè)置輸 出 監(jiān) 控出 錯 報 警 中 斷 圖 4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 涉及元器件簡介 AT89C52 介紹 下 圖 給出了 At89C52 的芯片引腳結(jié)構(gòu)。我們就直接采用 P3^0 和 P3^1 輸出 PWM 信號。控制器需要完成輸入輸出交互，數(shù)據(jù)處理和 PWM 信號的生成，我們選擇 AT89C52；為了節(jié)省單片機(jī)的 I/O，我們選用 4 個按鍵輸入；需要顯示的內(nèi)容較多，我們選擇 LCD1602；電源則取 220V 市電整理降壓得到。 SPWM 必須 做的工作是： 實(shí)時地計算調(diào)制波 (正弦波 )和載波 (三角波 )的所有交點(diǎn)的時間坐標(biāo)，根據(jù)計 算結(jié)果，有序地向逆變橋中各逆變器件發(fā)出“通 ”和“斷”的動作指令；調(diào)制波的振幅要隨調(diào)制比 而變，而載波的振幅則不變，所以，每次調(diào)節(jié)后，交 點(diǎn)的時間坐標(biāo)都必須重新計算。 圖 3 雙極性 PWM 這里我們 采用同步調(diào)制單極性 SPWM 法 ,載波比 N=32,調(diào)幅比 K 取值 (0,1)。uca=ucua)時，所得到的線電壓脈沖系列卻是單極性的。調(diào)制波與載波的交點(diǎn)決定了逆變橋輸出相電壓的脈沖系列，此脈沖系列也是雙極性的，但是，由相電壓合成為線電壓 (uab=uaub。 單極性調(diào)制的工作特點(diǎn)：每半個周期內(nèi)，逆變橋同一橋臂的兩個逆變器件中，只有一個器件按脈沖系列的規(guī)律時通時斷地工作，另一個完全截止；而在另半個周期內(nèi)，兩個器件的工況正好相反，流經(jīng)負(fù)載 ZL的便是正、負(fù) 交替的交變電流。具體實(shí)施時有兩種方 法： （ 1） 單極性 SPWM 法，見下圖： 正弦調(diào)制波 周期決定于需要的調(diào)頻比 kf，振幅值決定于 ku,等腰三角波載波周期決定于載波頻率，振幅不變，等于 ku=1時正弦調(diào)制波的振幅值，每半周期內(nèi)所有三角波的極性均相同 (即單極性 )。規(guī)則采樣法是對自然采樣法的改進(jìn) ,其主要優(yōu)點(diǎn)就是是計算簡單 ,便于在線實(shí)時運(yùn)算 ,其中非對稱規(guī)則采樣法因階數(shù)多而更接近正弦 .其缺點(diǎn)是直流電壓利用率較低 ,線性控制范圍較小 。其原理就是用三角波對正弦波進(jìn)行采樣得到階梯波，再以階梯波與三角波的交點(diǎn)時刻控制開關(guān)器件的通斷，從而實(shí)現(xiàn) SPWM 法 .當(dāng)三角波只在其頂點(diǎn) (或底點(diǎn) )位置對正弦波進(jìn)行采樣時，由階梯波與三角波的交點(diǎn)所確定的 脈寬，在一個載波周期 (即采樣周期 )內(nèi)的位置是對稱的，這種方法稱為對稱規(guī)則采樣。 ① 自然采樣法 以正弦波為調(diào)制波 ,等腰三角波為 載波進(jìn)行比較 ,在兩個波形的自然交點(diǎn)時刻控制開關(guān)器件的通斷 ,這就是自然采樣法 .其優(yōu)點(diǎn)是所得 SPWM 波形最接近正弦波 ,但由于三角波與正弦波交點(diǎn)有任意性，脈沖中心在一個周期內(nèi)不等距，從而脈寬表達(dá)式是一個超越方程，計算繁瑣，難以實(shí)時控制。 軟件生成法 由于微機(jī)技術(shù)的發(fā)展使得用軟件生成 SPWM 波形變得比較容易，因此，軟件生成法也就應(yīng)運(yùn)而生。其實(shí)方法簡單，可以用模擬電路構(gòu)成三角波載波和正弦調(diào)制波發(fā)生電路，用比較器來確定它們的交點(diǎn)，在交點(diǎn)時刻對開關(guān)器件的通斷進(jìn)行控制，就可以生成 SPWM 波。 硬件調(diào)制法 硬件調(diào)制法是為解決等面積法計算繁瑣的缺點(diǎn)而提出的 ,其原理就是把所希望的波形作為調(diào)制信號 ,把接受調(diào)制的信號作為載波，通過對載波的調(diào)制得到所期望的 PWM 波形。 該方法的實(shí)現(xiàn)有以下幾種方案。 2 系統(tǒng)方案設(shè)計 系統(tǒng) PWM 算法 PWM 的全稱是 Pulse Width Modulation（脈沖寬度調(diào)制），它是通過改變輸出方波的占空比來改變等效的輸出電壓。 本文的主要工作 本文的主要工作是設(shè)計一個 PWM 信號輸出系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)的 單極性 PWM 信號輸出 。 前面提到的采樣控制理論中的 一個重要結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同 。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用 PWM 進(jìn)行編碼。電壓或電流源是以一種通（ ON）或斷（ OFF）的重復(fù)脈沖序列被加到模擬負(fù)載上去的。通過高分辨率計數(shù)器 的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對一個具體模擬信號的電平進(jìn)行編碼。此外，半導(dǎo)體開關(guān)的開通延遲，損耗等實(shí)際影響近來也受到關(guān)注，產(chǎn)生了隨機(jī) PWM、軟開關(guān) PWM等。 從 PWM確定確定變換器的導(dǎo)通時間方式來看有三類差別顯著的 PWM 用于固定開關(guān)頻率的調(diào)制系統(tǒng)： 1） 在 目標(biāo)參考波形和高頻載波的交點(diǎn)去開關(guān)動作 的自然采樣 PWM； 2） 在規(guī)則采樣參考波形和高頻載波交點(diǎn)處開關(guān)動作的規(guī)則采樣 PWM； 3） 開關(guān)動作使得目標(biāo)參考波形在一個載波周期內(nèi)的積分面積與開關(guān)變換器輸出波形的積分面積相等的直接 PWM。 軟件生成法其實(shí)就是用軟件來實(shí)現(xiàn)調(diào)制的方法，其有兩種基本算法，即自然采樣法和規(guī)則采樣法 。 PWM 信號 的產(chǎn)生通常有兩種方法 一種是軟件的方法 另一種是硬件的方法。 在