基于單片機(jī)SPWM波形產(chǎn)生器

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上湖南工程學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì)課程名稱(chēng) 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 課題名稱(chēng) 基于單片機(jī)的SPWM波形產(chǎn)生器設(shè)計(jì) 專(zhuān) 業(yè) 電子科學(xué)與技術(shù) 班 級(jí) 1002 班 指導(dǎo)教師 李 延 平 2013 年 5 月 13 日湖南工程學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)課程名稱(chēng) 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 課 題 基于單片機(jī)SPWM波形產(chǎn)生器 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 電子科學(xué)技術(shù) 指導(dǎo)老師 李 延 平 審 批 任務(wù)書(shū)下達(dá)日期 2013 年 5 月 13 日任務(wù)完成日期 2013 年 5 月 24 日設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)內(nèi)容：(1)使用51系列設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單SPWM波形產(chǎn)生器；(2)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，使用仿真軟件Proteus 等進(jìn)行

2、仿真調(diào)試；(3)在單片機(jī)開(kāi)發(fā)板上實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能。設(shè)計(jì)要求：(1) 能通過(guò)按鍵調(diào)整輸出頻率;(2) SPWM的載波頻率為2KHZ;主 要 設(shè) 計(jì) 條 件1、 PC機(jī)2、 單片機(jī)開(kāi)發(fā)板說(shuō) 明 書(shū) 格 式1、 封面2、 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)3、 目錄4、 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)5、 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)6、 軟件設(shè)計(jì)（包括流程圖）7、 系統(tǒng)的安裝調(diào)試說(shuō)明8、 總結(jié) 9、參考文獻(xiàn)10、附錄11、課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)分表。 進(jìn) 度 安 排第一周 星期一 上午 安排任務(wù)、講課。 星期一 下午- 星期二 下午 查資料、設(shè)計(jì)星期三開(kāi)始 軟件設(shè)計(jì)仿真第二周 星期一至星期四 1、調(diào)試驗(yàn)收2、寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū) 星期五 答辯地 點(diǎn)：嵌入式微處理

3、器及SOPC實(shí)驗(yàn)室參 考 文 獻(xiàn)1 謝維成楊加國(guó). 單片機(jī)原理與應(yīng)用及C5 1 程序設(shè)計(jì)(第二版) M.北京: 清華大學(xué)出版社， 2009. 7.2 譚浩強(qiáng). C 程序設(shè)計(jì)(第三版) M. 北京: 清華大學(xué)出版社， 2005.3趙亮. 單片機(jī)C 語(yǔ)音編程與實(shí)例M. 北京: 人民郵出版社， 2009.目錄一、緒論二、SPWM的基本原理三、單片機(jī)AT89C52的簡(jiǎn)介四、設(shè)計(jì)思路與總體框圖五、系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析六、程序調(diào)試與仿真七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與總結(jié)八、心得體會(huì) 九、參考文獻(xiàn)十、參考程序一、緒論電力電子技術(shù)和微機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展使得正弦波脈寬調(diào)制技術(shù)(SPWM) 在電氣傳動(dòng)、UPS 電源等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用

4、。隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是單片機(jī)功能的日益強(qiáng)大和單片機(jī)技術(shù)的日益成熟，使得以前需要昂貴的專(zhuān)用SPWM芯片產(chǎn)生SPWM，現(xiàn)在用單片機(jī)產(chǎn)生SPWM已成為可能。而當(dāng)今單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)從單純依賴(lài)于51系列單片機(jī)向其它多種單片展，尤其以嵌入式PIC單片機(jī)的發(fā)展應(yīng)用更為廣泛。正弦脈寬調(diào)制(SPWM)技術(shù)已在交流調(diào)速、直流輸電、變頻電源等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，為了提高整個(gè)系統(tǒng)的控制效果，高性能SPWM 脈沖形成技術(shù)一直是人們不斷探索的課題。采用模擬電路和數(shù)字電路等硬件電路來(lái)產(chǎn)生SPWM波形是一種切實(shí)可行的方法，但是這種實(shí)現(xiàn)方法控制電路復(fù)雜、抗干擾能力差、實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)較困難。近年來(lái)，人們提出了由單片機(jī)、DS

5、P等微控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)SPWM波形的數(shù)字控制方法，由于微控制器內(nèi)部集成了很多控制電路，比如定時(shí)器、PWM 電路、可編程計(jì)數(shù)器陣列等，所以使得這種實(shí)現(xiàn)SPWM 的方法具有控制電路簡(jiǎn)單、運(yùn)行速度快、控制精度高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。本文介紹了一種利用C8O51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)輸出頻率可變SPWM 波形的方法。SPWM 技術(shù)的基本原理是利用一個(gè)三角波載波和一個(gè)正弦波進(jìn)行比較，得到一個(gè)寬度按正弦規(guī)律變化的脈沖序列，用它們來(lái)驅(qū)動(dòng)逆變器開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換。在本課題里對(duì)目前產(chǎn)生SPWM的各種算法進(jìn)行比較和研究。選擇一種合適的算法面積等效法來(lái)實(shí)現(xiàn)正弦波脈寬調(diào)制，同時(shí)對(duì)當(dāng)前最有前途的功率器件絕緣柵雙極晶體管IGBT的性能，保

6、護(hù)電路和驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行了探討。在系統(tǒng)中采用面積等效算法，利用51單片機(jī)為控制核心產(chǎn)生SPWM波，經(jīng)過(guò)保護(hù)、隔離、驅(qū)動(dòng)電路后的SPWM波，控制單相全橋逆變電路產(chǎn)生一個(gè)頻率和電壓都可調(diào)的交流輸出，經(jīng)濾波電路后供給負(fù)載使用。二、SPWM的基本原理近年來(lái)，隨著逆變電源在各行各業(yè)應(yīng)用的日益廣泛，采用正弦脈寬調(diào)制(SPWM)技術(shù)控制逆變電源提高整個(gè)系統(tǒng)的控制效果是人們不斷探索的問(wèn)題。對(duì)SPWM的控制有多種實(shí)現(xiàn)方法，其一是采用模擬電路、數(shù)字電路等硬件電路產(chǎn)生SPWM波形，該方法波形穩(wěn)定準(zhǔn)確，但電路復(fù)雜、體積龐大、不能進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)；其二是借助單片機(jī)、DSP等微控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)SPWM的數(shù)字控制方法，由于其內(nèi)部集成了

7、多個(gè)控制電路，如PWM電路、可編程計(jì)數(shù)器陣列(PCA)等，使得這種方法具有控制電路簡(jiǎn)單、運(yùn)行速度快、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 1、常見(jiàn)SPWM信號(hào)產(chǎn)生方法方案一：模擬調(diào)制器法。該方法由正弦調(diào)制波發(fā)生電路、三角載波發(fā)生電路和模擬電壓比較器三部分組成。而這種控制電路要實(shí)現(xiàn)調(diào)頻、調(diào)壓都離不開(kāi)CPU、EPROM、AD、DA轉(zhuǎn)換器等。所以該電路復(fù)雜、器件分散性大、可靠性差。方案二：專(zhuān)用芯片法。如英國(guó)Mulend公司的HEF4752和德國(guó)西門(mén)子公司的SLE4520等。該方法的優(yōu)點(diǎn)是電路集成度高、可靠性高，缺點(diǎn)是無(wú)法全面實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的反饋控制、監(jiān)視管理和保護(hù)工作，故一般也要配合單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。方案三：軟件生成法。該

8、方法要考慮指令功能、存儲(chǔ)容量和運(yùn)算速度是否影響實(shí)時(shí)性，采用89C51單片機(jī)查表法生成SPWM控制脈沖列的方法。2、正弦脈寬調(diào)制技術(shù)SPWMSPWM控制方案有兩種：即單極性調(diào)制和雙極性調(diào)制法。單極性法所得的SPWM信號(hào)有正、負(fù)和0三種電平，而雙極性得到的只有正、負(fù)兩種電平。比較二者生成的SPWM波可知：在相同載波比情況下，生成的雙極性SPWM波所含諧波量較大；并且在正弦逆變電源控制中，雙極性SPWM波控制較復(fù)雜。因此一般采用單極性SPWM波控制的形式。由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)SPWM控制，根據(jù)其軟件化方法的不同，有如下幾種方法：自然采樣法、對(duì)稱(chēng)規(guī)則法、不對(duì)稱(chēng)規(guī)則法和面積等效法等。理論分析發(fā)現(xiàn)面積等效法相對(duì)于

9、其它方法而言，諧波較小，對(duì)諧波的抑制能力較強(qiáng)。而且實(shí)時(shí)控制簡(jiǎn)單，利于軟件實(shí)現(xiàn)。 2.1 對(duì)稱(chēng)規(guī)則采樣法對(duì)稱(chēng)規(guī)則采樣法是從自然采樣法演變而來(lái)的，它由經(jīng)過(guò)采樣的正弦波（實(shí)際上是階梯波）與三角波相交，由交點(diǎn)得出脈沖寬度。這種方法只在三角波的頂點(diǎn)或底點(diǎn)位置對(duì)正弦波采樣而形成階梯波。若以單位量1代表三角載波的幅值Uc，則正弦調(diào)制波的幅值Ur 就是調(diào)制比a。圖中的三角波和正弦波都是經(jīng)過(guò)向上平移單位量1 得到的，與過(guò)橫坐標(biāo)軸得到的結(jié)果一致。對(duì)稱(chēng)規(guī)則采樣法原理圖如圖2-1所示。圖2-1 生成SPWM波形的規(guī)則采樣法2.2. 不對(duì)稱(chēng)規(guī)則采樣法不對(duì)稱(chēng)規(guī)則采樣法采用在每個(gè)載波周期采樣兩次，即在三角波的頂點(diǎn)位置采樣，

10、又在三角波的底點(diǎn)位置采樣，這樣形成的階梯波與正弦波的逼近程度會(huì)大大提高。不對(duì)稱(chēng)規(guī)則采樣法生成SPWM 的原理圖如圖2-2所示。圖2-2 不對(duì)稱(chēng)規(guī)則采樣法生成SPWM的原理圖根據(jù)相似三角形原理，可得如下關(guān)系式：，式中：為在三角波的正峰值對(duì)正弦信號(hào)波的采樣時(shí)刻， 為在三角波的負(fù)峰值對(duì)正弦信號(hào)波的采樣時(shí)刻；'+是A 相開(kāi)通時(shí)刻脈沖寬度；Tc為三角波載波周期。因此可得A 相開(kāi)通時(shí)刻的脈沖寬度： （k=0,1,2··········N-1）（2k 為一個(gè)周期內(nèi)采樣計(jì)數(shù)值）由以上分析得比較單元 1

11、的比較寄存器的值為：s CMPR1 = T1PR ('+) / 2T （為EVA 通用定時(shí)器1的時(shí)鐘周期）2.3. 等效面積法在采樣控制理論有中一個(gè)重要的結(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(shí)，其效果基本相同。沖量即指窄脈沖的面積。正弦脈寬調(diào)制的基本原理就是按面積相等的原則構(gòu)成與正弦等效的一系列等幅不等寬的矩形脈沖波形。等效面積法就是根據(jù)已知數(shù)據(jù)和正弦數(shù)值依次算出每個(gè)脈沖的寬度，通過(guò)查表的方式實(shí)時(shí)控制。圖2-3生成SPWM波形的等效面積法若以單位量 1 代表矩形脈沖的幅值Uc，則正弦調(diào)制波的幅值Um 就是調(diào)制比a。圖2-3為SPWM面積等效法原理示意圖假設(shè)所需的輸出正弦

12、電壓為U0=Umsint，式中：Um為正弦波幅值。利用面積等效法正弦波小塊面積S1與對(duì)應(yīng)脈沖面積S2相等的原則，將正弦波的正半周分為N等分，則每一等分的寬度為兀N，計(jì)算出半個(gè)周期內(nèi)N個(gè)不同的脈寬值。相關(guān)公式如下：正弦波S1面積為：逆變器輸入直流電壓為UD，脈沖面積S2與S1相等，即有：所以第k個(gè)區(qū)間的脈沖寬度k式中：M為調(diào)制度。N為半個(gè)周期內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)。綜合考慮載波比、輸出諧波等因素，在此N取60。由上式計(jì)算出的SPWM脈寬表是一個(gè)由窄到寬、再由寬到窄的60個(gè)值的正弦表，將其存入STC單片機(jī)的ROM中以供調(diào)用。3. STC系列單片機(jī)生成SPWM波原理3-1 STC系列單片機(jī)簡(jiǎn)介STCl2系列單

13、片機(jī)是美國(guó)STC公司在8051單片機(jī)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)核基礎(chǔ)上改進(jìn)推出的一個(gè)增強(qiáng)型功能的8051的單片機(jī)，從引腳到指令上完全與8051單片機(jī)兼容。最突出的特點(diǎn)就是其具有可編程計(jì)數(shù)器陣列PCA。以STCl2C5410AD為例，有四路可編程計(jì)數(shù)器陣列PCAPWM。PCA含有一個(gè)特殊的16位定時(shí)器，有4個(gè)16位的捕獲比較模塊與之相連。四個(gè)模塊的公共時(shí)間基準(zhǔn)由PCA定時(shí)器決定，可以通過(guò)PCA模式寄存器CMOD SFR的CPSl和CPS0位確定。每個(gè)模塊可編程工作在4種模式下：上升下降沿捕獲、軟件定時(shí)器、高速輸出或PWM脈沖輸出。文中SPWM生成功能主要靠PWM脈沖輸出模式完成。圖2即為PCA模塊脈寬調(diào)節(jié)PWM輸

14、出模式框圖。圖3-1 PCA PWM輸出模式框圖在PCA PWM輸出模式中，當(dāng)CLSFR的值小于EPCnL，CCAPnL時(shí)，輸出為低，當(dāng)PCA CL SFR的值等于或大于EPCnH，CCAPnH時(shí)，輸出為高。當(dāng)CL的值由FF變?yōu)?0溢出時(shí)，EPCnH，CCAPnH的內(nèi)容裝載到EPCnL，CCAPnL中。這樣就實(shí)現(xiàn)了無(wú)干擾的更新PWM。要使能PWM模式，模塊CCAPMn寄存器的PWMn和ECOMn位必須置位。本文中，SPWM波形是綜合使用了模塊O的脈寬調(diào)節(jié)(PWM)模式和模塊1的16位軟件定時(shí)器模式，通過(guò)軟件中斷的形式實(shí)現(xiàn)的。3-2 SPWM波生成方法利用STC系列單片機(jī)產(chǎn)生SPWM波的基本原理

15、是：將載波周期數(shù)值賦給PCA模塊l的16位捕獲比較模塊寄存器CCAPlH(高8位)和CCAPlL(低8位)，PCA定時(shí)器的值CH(高八位)、CL(低八位)與模塊捕獲寄存器的值相比較，當(dāng)兩者相等時(shí)，產(chǎn)生PCA中斷。在中斷中，調(diào)用模塊0的PWM脈寬調(diào)節(jié)模式，將下一個(gè)SPWM波的脈寬通過(guò)CCAP0H裝載到CCAPOL中，這樣就可以實(shí)現(xiàn)無(wú)干擾的更新PWM。圖3-2 SPWM波形示意圖三、單片機(jī)AT89C52簡(jiǎn)介 圖3 AT89C52的管腳圖 AT89C52是51系列單片機(jī)的一個(gè)型號(hào)，它是ATMEL公司生產(chǎn)的。AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的F

16、lash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的AT89C52單片機(jī)可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合。 AT89C52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，2個(gè)讀寫(xiě)口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程,但不可以在線編程(S系列的才支持在線編程)。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash存儲(chǔ)器可有效

17、地降低開(kāi)發(fā)成本。兼容MCS51指令系統(tǒng) · 8k可反復(fù)擦寫(xiě)(>1000次）Flash ROM · 32個(gè)雙向I/O口 · 256x8bit內(nèi)部RAM · 3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷 · 時(shí)鐘頻率0-24MHz · 2個(gè)串行中斷 · 可編程UART串行通道 · 2個(gè)外部中斷源 · 共6個(gè)中斷源 · 2個(gè)讀寫(xiě)中斷口線 · 3級(jí)加密位 · 低功耗空閑和掉電模式 · 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 AT89C52P為40 腳雙列直插封裝的8 位通用微處理器，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

18、的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52 相同，其主要用于會(huì)聚調(diào)整時(shí)的功能控制。功能包括對(duì)會(huì)聚主IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)RAM及外部接口等功能部件的初始化，會(huì)聚調(diào)整控制，會(huì)聚測(cè)試圖控制，紅外遙控信號(hào)IR的接收解碼及與主板CPU通信等。主要管腳有：XTAL1（19 腳）和XTAL2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。VCC（40 腳）和VSS（20 腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負(fù)端。P0P3 為可編程通用I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計(jì)中，P0 端口（3239 腳）被定義為N1

19、功能控制端口，分別與N1的相應(yīng)功能管腳相連接，13 腳定義為IR輸入端，10 腳和11腳定義為I2C總線控制端口，分別連接N1的SDAS（18腳）和SCLS（19腳）端口，12 腳、27 腳及28 腳定義為握手信號(hào)功能端口，連接主板CPU 的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測(cè)及會(huì)聚調(diào)整狀態(tài)進(jìn)入的控制功能。P1口 P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口， P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。與AT89C5

20、1 不同之處是，P1.0 和P1.1 還可分別作為定時(shí)/計(jì)數(shù)器2 的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和輸入（P1.1/T2EX），F(xiàn)lash 編程和程序校驗(yàn)期間，P1 接收低8 位地址。表.P1.0和P1.1的第二功能引腳號(hào)功能特性P1.0T2，時(shí)鐘輸出P1.1T2EX（定時(shí)/計(jì)數(shù)器2）P2 口P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門(mén)電路。對(duì)端口P2 寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。 在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或

21、16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX DPTR 指令）時(shí)，P2 口送出高8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問(wèn)8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行MOVX RI 指令）時(shí)，P2 口輸出P2 鎖存器的內(nèi)容，F(xiàn)lash 編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。P3 口P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口。P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門(mén)電路。對(duì)P3 口寫(xiě)入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的P3 口將用上拉電阻輸出電流（IIL），P3 口除了作為一般的I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能P3 口還接收一些用于Fla

22、sh 閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。四、設(shè)計(jì)思路與總體框圖 主程序流程如圖4所示，在系統(tǒng)初始化過(guò)后首先通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)置輸出頻率，然后進(jìn)入SPWM脈寬計(jì)算程序，根據(jù)所設(shè)置頻率選擇調(diào)制比N，計(jì)算脈寬并確定max。在SPWM輸出程序中，對(duì)PCA特殊功能寄存器進(jìn)行設(shè)置并啟動(dòng)計(jì)數(shù)器運(yùn)行，開(kāi)始輸出SPWM波形。在中斷服務(wù)程序中，首先根據(jù)CCFn的值來(lái)判斷發(fā)生匹配的捕捉/比較模塊，然后根據(jù)該模塊CEX引腳上的電平狀態(tài)判斷是將SPWM波形的高電平脈寬值還是低電平脈寬值累加到捕捉/比較模塊寄存器上；同時(shí)，根據(jù)脈寬數(shù)據(jù)指針與max是否相等來(lái)確定一個(gè)SPWM周期的結(jié)束和下一個(gè)周期的開(kāi)始，以便正確載入對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)。當(dāng)載

23、波比N發(fā)生變化時(shí)，max的值會(huì)發(fā)生變化。應(yīng)該注意的一點(diǎn)是，CCFn位和CF位（計(jì)數(shù)器/定時(shí)器溢出標(biāo)志）由硬件置位，但不能由硬件自動(dòng)清0，必須在中斷程序中用軟件清0。 圖4 設(shè)計(jì)框圖五、系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析 由于硬件原因，任何微控制器都不能輸出寬度無(wú)限小的脈沖，這就使得理想SPWM脈沖序列中小于一定寬度的窄脈沖不能正常輸出，即最小脈沖問(wèn)題。 對(duì)于AT89C52單片機(jī)，它的PCA所能輸出的最小脈沖取決于其中斷服務(wù)程序執(zhí)行的時(shí)間，所以其最小脈沖問(wèn)題不容忽視。解決該問(wèn)題的具體方法有：采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)中斷服務(wù)子程序并且應(yīng)用最精簡(jiǎn)省時(shí)的指令，減 小最小脈沖的寬度；在計(jì)算SPWM波脈沖寬度時(shí)，對(duì)寬度小于PCA所能輸

24、出最小寬度的脈沖進(jìn)行修正，使它們的寬度為最小脈沖的寬度；限制調(diào)制比M，使SPWM脈沖序列中不會(huì)含有過(guò)多的小脈沖。六、程序調(diào)試與仿真 電路圖設(shè)計(jì)：仿真結(jié)果：七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與總結(jié)1、誤差分析： 頻率偏差原因：在定時(shí)器中斷服務(wù)程序中查表賦定時(shí)的初值，占用時(shí)間較多，導(dǎo)致定時(shí)不準(zhǔn)確；另外，測(cè)試儀器本身存在測(cè)量誤差。 波形失真原因：濾波器可能設(shè)計(jì)不是很好，導(dǎo)致出來(lái)的波形不是那么的平滑，單片機(jī)系統(tǒng)存在最小脈沖的限制，還有各種因數(shù)都會(huì)導(dǎo)致波形失真。2、總結(jié)利用AT89C52單片機(jī)產(chǎn)SPWM波形是一種簡(jiǎn)單易行的方法，具有運(yùn)算精度高、實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)性強(qiáng)的特點(diǎn)。同時(shí)，通過(guò)改變SPWM波脈寬計(jì)算的方法，可以方便地實(shí)現(xiàn)雙極

25、性SPWM波形。因而，這種方法適合于對(duì)輸出SPWM波形的極性、路數(shù)和頻率有不同要求的場(chǎng)合。八、心得體會(huì)本單片機(jī)課程設(shè)計(jì)是要設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的SPWM波形產(chǎn)生器設(shè)計(jì),剛開(kāi)始接觸這門(mén)課題，毫無(wú)頭緒，甚至不知道如何下手，這學(xué)期才剛開(kāi)單片機(jī)這門(mén)課程，對(duì)匯編語(yǔ)言不是很熟悉，C語(yǔ)言大一的時(shí)候?qū)W過(guò)，但也學(xué)得不是很深，只是能簡(jiǎn)單的運(yùn)用，更別提自己編程了，大三了，也接觸到了匯編語(yǔ)言，單片機(jī)編程可以用C語(yǔ)言或者匯編語(yǔ)言，面對(duì)SPWM，我都不知道這是什么意思，經(jīng)網(wǎng)上查詢(xún)，才知道這是正弦脈沖調(diào)制的意思，在進(jìn)行時(shí)，使脈沖系列的占空比按正弦規(guī)律來(lái)安排。當(dāng)正弦值為最大值時(shí)，脈沖的寬度也最大，而脈沖間的間隔則最小，反之，當(dāng)正弦

26、值較小時(shí)，脈沖的寬度也小，而脈沖間的間隔則較大，這樣的電壓脈沖系列可以使負(fù)載電流中的高次成分大為減小，稱(chēng)為正弦波脈寬調(diào)制。通過(guò)在網(wǎng)上查找一些資料，基本明白要干一些什么事了，要實(shí)現(xiàn)SPWM有三種方法，一是：模擬調(diào)制器法。該方法由正弦調(diào)制波發(fā)生電路、三角載波發(fā)生電路和模擬電壓比較器三部分組成。而這種控制電路要實(shí)現(xiàn)調(diào)頻、調(diào)壓都離不開(kāi)CPU、EPROM、AD、DA轉(zhuǎn)換器等。所以該電路復(fù)雜、器件分散性大、可靠性差。二是：專(zhuān)用芯片法。如英國(guó)Mulend公司的HEF4752和德國(guó)西門(mén)子公司的SLE4520等。該方法的優(yōu)點(diǎn)是電路集成度高、可靠性高，缺點(diǎn)是無(wú)法全面實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的反饋控制、監(jiān)視管理和保護(hù)工作，故

27、一般也要配合單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。三是：軟件生成法。該方法要考慮指令功能、存儲(chǔ)容量和運(yùn)算速度是否影響實(shí)時(shí)性，采用89C51單片機(jī)查表法生成SPWM控制脈沖列的方法。剛開(kāi)始在考慮用第一種方案，用一個(gè)正弦波和一個(gè)三角波進(jìn)行比較，得到不同脈寬的方波信號(hào)，因?yàn)闂l件有限，缺乏A/D轉(zhuǎn)換器，這個(gè)方案被擱淺，然后在老師的點(diǎn)撥下，綜合考慮，采用第三種方案。如果要實(shí)現(xiàn)方案，必須要編程，但自己C語(yǔ)言基底很薄弱，必須要開(kāi)始拾起C語(yǔ)言，C語(yǔ)言入門(mén)容易，可是要掌握它還要經(jīng)過(guò)實(shí)踐，多編程，如果只是利用這兩個(gè)星期就想把C語(yǔ)言學(xué)好，是不可能， 再怎么難，也得從基礎(chǔ)做起，從網(wǎng)上下載了一些程序，慢慢琢磨，開(kāi)始對(duì)這個(gè)課題的整個(gè)編程有了初步的

28、認(rèn)識(shí)，在原來(lái)的基礎(chǔ)上，通過(guò)自己的理解和修改，在單片機(jī)板子上調(diào)試，直到與預(yù)想的結(jié)果一致。通過(guò)運(yùn)用我所學(xué)習(xí)的單片機(jī)原理及應(yīng)用、數(shù)字電子技術(shù)等關(guān)于電子技術(shù)的課程中的理論知識(shí)來(lái)完成此項(xiàng)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，通過(guò)查找資料又重新的溫習(xí)了一下各個(gè)部分的內(nèi)容，并且通過(guò)查閱書(shū)籍和相關(guān)文獻(xiàn)資料來(lái)提高獨(dú)立分析能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力；掌握并熟練運(yùn)用相關(guān)軟件進(jìn)行操作；熟悉常用電子器件的類(lèi)型、特征和功能，并本著合理采選用的原則進(jìn)行選用；進(jìn)一步熟悉電子儀器的正確使用。 在此我要感謝指導(dǎo)老師的悉心教導(dǎo)，感謝期間幫助過(guò)我的同學(xué)，謝謝你們，讓我加強(qiáng)了對(duì)單片機(jī)知識(shí)的理解，能過(guò)把所學(xué)的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際當(dāng)中去，加強(qiáng)了我的動(dòng)手能力。

29、同時(shí)，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中我懂得了許多東西，不僅加強(qiáng)了我與搭檔一起合作的團(tuán)結(jié)能力，增進(jìn)了我們之間的友誼，樹(shù)立了對(duì)自己工作能力的信心，相信這次設(shè)計(jì)對(duì)今后的工作有非常重要的影響，而且還大大提高了我的動(dòng)手能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中的探索的艱難和成功的喜悅?？傊ㄟ^(guò)這次課程設(shè)計(jì)我受益良多。九、參考文獻(xiàn)1、51系列單片機(jī)應(yīng)用與實(shí)踐教程 周向紅 編 北航出版社2、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 何立民 編 北航出版社3、單片機(jī)原理及應(yīng)用 王迎旭 編 機(jī)械工業(yè)出版社 4、51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例 樓然苗 編 北航出版社5、51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)典型實(shí)例 戴家 等編 中國(guó)電力出版社6、單片機(jī)實(shí)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù) 房小翠

30、編 國(guó)防工業(yè)出版社7、51單片版C語(yǔ)言教程新概念 郭天祥 編 電子工業(yè)出版社8、單片機(jī)C 語(yǔ)音編程與實(shí)例 趙亮 編 北京人民郵出版社十、參考程序#include<reg52.h>#define unint unsigned int#define unchar unsigned charunchar code pwm5120= 4 , 12 , 20 , 27 , 35 , 43 , 51 , 58 , 66 , 74 , 81 , 88 , 96 , 103 , 110 , 117 , 124 , 131 , 137 , 144 , 150 , 156 , 162 , 168 ,

31、174 , 180 , 185 , 190 , 195 , 200 , 205 , 209 , 213 , 217 , 221 , 224 , 228 , 231 , 234 , 237 , 239 , 241 , 243 , 245 , 246 , 247 , 248 , 249 , 250 , 250 , 250 , 250 , 249 , 248 , 247 , 246 , 245 , 243 , 241 , 239 , 237 , 234 , 231 , 228 , 224 , 221 , 217 , 213 , 209 , 205 , 200 , 195 , 190 , 185 ,

32、180 , 174 , 168 , 162 , 156 , 150 , 144 , 137 , 131 , 124 , 117 , 110 , 103 , 96 , 88 , 81 , 74 , 66 , 58 , 51 , 43 , 35 , 27 , 20 , 12 , 4 , 8 , 24 , 39 , 55 , 70 , 85 , 99 , 113 , 127 , 140 , 153 , 165 , 177 , 187 , 198 , 207 , 215 , 223 , 229 , 235 , 240 , 244 , 247 , 249 , 250 , 250 , 249 , 247

33、, 244 , 240 , 235 , 229 , 223 , 215 , 207 , 198 , 187 , 177 , 165 , 153 , 140 , 127 , 113 , 99 , 85 , 70 , 55 , 39 , 24 , 8, 10 , 29 , 49 , 68 , 87 , 105 , 122 , 139 , 155 , 170 , 184 , 196 , 208 , 218 , 227 , 234 , 241 , 245 , 248 , 250 , 250 , 248 , 245 , 241 , 234 , 227 , 218 , 208 , 196 , 184 , 170 , 155 , 139 , 122 , 105 , 87 , 68 , 49 , 29 , 10 , 16 , 47 , 77 , 106 , 134 , 159 , 182 , 202 , 219 , 232 , 242 , 248 , 250 , 248 , 242 , 232 , 219 , 202 , 182 , 159 , 134 , 106 , 77 , 47 , 16, 20,58,96,130,162,190,213,231,243,249,249,243,231,21