pwm電流有效值的檢測(cè)

1、海事大學(xué)畢業(yè)論文IIOO七年六月PWM逆變器電流有效值的檢測(cè)專業(yè)班級(jí)：電氣工程及其自動(dòng)化一班姓名：xxxx指導(dǎo)教師：xxxxxx自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院摘要隨著社會(huì)生產(chǎn)力的迅猛開展，先進(jìn)電子技術(shù)的不斷出現(xiàn)，電子設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域變的越來越廣泛，用電設(shè)備的種類也越來越多，對(duì)電的需求越來越多，對(duì)控制技術(shù)的要求也越來越高，而要實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的控制，對(duì)電流的檢測(cè)就是其中重要的一局部。目前，社會(huì)上逆變器的產(chǎn)品以SPWM控制式為主，本文就是檢測(cè)PWM逆變器電流的有效值，第一局部介紹了逆變器的開展史，逆變器的分類以及PWM逆變器的工作原理，第二局部介紹了本論文的原理，接著簡(jiǎn)單介紹了各個(gè)主要電路的原理，第三局部介紹了電流檢

2、測(cè)的分類，以及電流檢測(cè)元件的分類，本文檢測(cè)電路的原理，本文研究的檢測(cè)電路采用了精細(xì)互感器檢測(cè)電流，并將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，用精細(xì)整流電路將交流電壓的負(fù)半周翻轉(zhuǎn)到坐標(biāo)軸以上，送到單片機(jī)的C0通道進(jìn)展模數(shù)轉(zhuǎn)換。第四局部首先簡(jiǎn)單介紹了AVR單片機(jī)的構(gòu)造特點(diǎn)，其次介紹了本文主程序的流程圖，然后分模塊介紹了模數(shù)轉(zhuǎn)換、發(fā)SPWM波和顯示程序的流程圖。本文利用了AVR自帶的模數(shù)轉(zhuǎn)換功能，將送到單片機(jī)的電壓值模數(shù)轉(zhuǎn)換，并根據(jù)電流有效值定義計(jì)算出有效值，在LED中顯示出來。利用定時(shí)器的PWM功能，發(fā)出兩路SPWM波第五局部對(duì)本論文進(jìn)展總結(jié)。關(guān)鍵詞：PWM逆變器電流有效值A(chǔ)VR單片機(jī)ABSTRACTAlong

3、withtherapidsocialdevelopmentoftheproductivity,advancedelectronictechnologiescontinuetoemerge.Applicationofelectronicequipmentfieldbeesincreasinglywide,andthevarietyofelectricalequipmenthavehadmoreandmoredemandsbecauseofelectricitygrowing,controltechnologiesareincreasinglyhighrequirements,andtoachie

4、vetheprecisecontrol,thecurrentdetectionisanimportantpart.Atpresent,thereareinverterproductstoSPWMcontrolledmainly,ThispaperisthedetectionofPWMinvertercurrentRMS,thefirstpartontheinverter'shistoryofdevelopment,theclassificationofinverter,andtheprincipleofPWMinverter,thesecondpartistheprincipleoft

5、hesystem,thenabriefintroductionofeachofthemajorcircuittheory,thethirdpartisthecurrentdetectionclassification,Currentdetectionandclassificationofponents,thecurrentdetectioncircuittheory,ThedetectioncircuitemployssophisticatedcurrenttransformerandcurrentsignalisconvertedintovoltagesignalsPrecisionrect

6、ifiercircuitsreversedoverACvoltagetothenegativehalf-cycleoftheaxes,andtheC0channelforanalog-to-digitalconversion.PartIVthefirstsimplyintroducingthestructureofAVR,followedbytheintroductionofthisprocessflowchart,thensub-moduleontheanalog-to-digitalconversion,theSPWManddisplayprocessflowchart,thevalueo

7、fthevoltagewhichissenttoAVRwouldConvertintoadigital,andunderthecurrentRMSdefinitioncalculateRMS.MakeuseofthetimerthePWMfunctionoftheAVR,sendouttwoSPWMwaves.Thelastpartcarriesonsummarytothispaper.Keywords:PWMinvertercurrentRMSAVR目錄第一章前言81.1 逆變器開展史81.2 逆變器白分類.91.3 、PWM控制技術(shù)101.3.1 .PWM控制的根本原理101.3.2 SP

8、WM控制的根本原理11第二章系統(tǒng)原理及組成132.1 系統(tǒng)硬件框圖132.2 主要組成電路132.2.1 濾波整流電路132.2.2 逆變電路142.2.3 驅(qū)動(dòng)電路16第三章電流有效值的檢測(cè)183.1 檢測(cè)的分類183.1.1 電阻檢測(cè)和磁檢測(cè)183.1.2 電流檢測(cè)元件203.2 電流有效值的檢測(cè)213.2.1 有效值213.2.2 檢測(cè)電路22第四章基于單片機(jī)的軟件設(shè)計(jì)254.1 AVR系列單片機(jī)簡(jiǎn)介254.1.1 ATmega8特點(diǎn)254.1.2 ATmega8單片機(jī)的指令系統(tǒng)284.2 基于AVR單片機(jī)PWM逆變器電流有效值白檢測(cè)軟件設(shè)計(jì)284.2.1 主程序流程圖284.2.2 A

9、D轉(zhuǎn)換294.2.3 顯示314.2.4 SPWM波產(chǎn)生32第五章實(shí)驗(yàn)與總結(jié)375.1 單片機(jī)發(fā)出兩路SPWM波形375.2 檢測(cè)的電流數(shù)據(jù)375.3 總結(jié)37參考文獻(xiàn)38致39附錄A40第一章前言1.1 逆變器開展史所謂逆變器，是指整流又稱順變器的逆向變換裝置。其作用是通過半導(dǎo)體功率開關(guān)器件例如SCR,GTO,GTR,IGBT和功率MOSFFET模塊等的開通和關(guān)斷作用，把直流電能變換成交流電能，因此是一種電能變換裝置。逆變器的應(yīng)用非常廣泛。在已有的各種電源中，蓄電池、干電池、太陽(yáng)能電池等都是直流電源，當(dāng)需要向交流負(fù)載供電時(shí)，就需要逆變電路。另外交流電機(jī)調(diào)速用變頻器、不連續(xù)電源、感應(yīng)加熱電源等

10、電力電子使用非常廣泛，其電路的核心都是逆變電路。逆變器的原理早在1931年就在文獻(xiàn)中提到過。1948年，美國(guó)西屋電器公司用汞弧整流器制成了3000Hz的感應(yīng)加熱用逆變器。1947年，第一只晶體管誕生，固態(tài)電力電子學(xué)隨之而誕生，1956年，第一只晶閘管問世，這標(biāo)志著電力電子學(xué)的誕生，并開場(chǎng)進(jìn)入傳統(tǒng)開展時(shí)代。在這個(gè)時(shí)代，逆變器繼整流器之后開場(chǎng)開展。首先出現(xiàn)的是SCR電壓型逆變器。1961年，W.McMurray與B.DBedford提出了改良型SCR強(qiáng)迫換向逆變器，為SCR逆變器的開展奠定了根底。1960年以后，人們注意到改善逆變器波形的重要性，并開場(chǎng)了進(jìn)展研究。1962年，A.Kernick提出

11、了“諧波中和消除法'。1963年，F(xiàn).G.Turnbull提出了“消除特定諧波法，為后來的優(yōu)化PWM法奠定了根底，以實(shí)現(xiàn)特定的優(yōu)化目標(biāo)，如諧波最小，效率最優(yōu)，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小等。20世紀(jì)70年代后期，可關(guān)斷晶閘管GTO,電力晶體管GTR及其模塊相繼實(shí)用化，80年代以來，電力電子技術(shù)與微電子技術(shù)相結(jié)合，產(chǎn)生了各種高頻化的全控器件，并得到了迅速開展，如功率場(chǎng)效應(yīng)管PowerMOSFET、絕緣門極晶體管IGT或IGBT、靜電感應(yīng)晶體管SIT、靜電感應(yīng)晶閘管SITH、場(chǎng)控晶閘管MCT,以及MOS晶體管MGT等。這就是電力電子技術(shù)由傳統(tǒng)開展時(shí)代進(jìn)入到高頻時(shí)代。在這個(gè)時(shí)代，具有小型化和高性能特點(diǎn)的新逆

12、變器技術(shù)層出不窮，特別是脈寬調(diào)制波形改善技術(shù)得到了飛速的開展。1964年，由A.Schonung和H。Stemmier提出的把通信系統(tǒng)調(diào)制技術(shù)應(yīng)用到逆變技術(shù)中的正弦波脈寬調(diào)制技術(shù)SPWM，由于當(dāng)時(shí)開關(guān)器件的速度慢而未的到推廣。直到1975年才有Bristol大學(xué)的S.R.Bowes等把spwm技術(shù)正式應(yīng)用到逆變技術(shù)中，使逆變器的性能大大提高，并得到了廣泛的應(yīng)用和開展。此后，各種不同的pwm技術(shù)相繼出現(xiàn)。一般認(rèn)為，逆變技術(shù)的開展可以分成如下兩個(gè)階段：19561980年為傳統(tǒng)開展階段，這個(gè)階段的特點(diǎn)是，開關(guān)器件以低速器件為主，逆變器的開關(guān)頻率較低，波形改善以多重疊加法為主，體積重量較大，逆變效率低

13、，正弦波逆變器開場(chǎng)出現(xiàn)。1980年到現(xiàn)在為高頻化新技術(shù)階段，這個(gè)階段的特點(diǎn)是，開關(guān)器件以高速器件為主，逆變器的開關(guān)頻率較高，波形改善以pwm法為主，體積重量較小，逆變效率高，正弦波逆變技術(shù)開展日趨完善。1.2 逆變器的分類.目前，逆變器根據(jù)其構(gòu)造形式和工作原理，大致可以分為以下五類：1多重化逆變器。最初的多重化逆變器是用來將幾個(gè)方波逆變器的輸出通過變壓器按照一定的規(guī)律組合起來形成階梯波輸出，以削弱諧波含量，提高裝置容量。這種逆變器主要用于三相系統(tǒng)，具有器件開關(guān)頻率低、系統(tǒng)效率高、控制簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。但其輸出波形較其后來開展起來的SPWM逆變器差的多，且難以通過閉環(huán)調(diào)節(jié)予以校正。目前，在大容量的SP

14、WM逆變器中，仍有采用多重化技術(shù)進(jìn)一步提高容量、削弱諧波的例子。2PWM逆變器。PWM逆變器通過控制開關(guān)器件產(chǎn)生一系列等幅可正可負(fù)一、不等寬的恒頻脈沖來逼近標(biāo)準(zhǔn)正弦波，再采用濾波網(wǎng)絡(luò)濾除該脈沖列中的高頻成分，獲得正弦度較高的輸出。PWM技術(shù)大多基于傅立葉周期信號(hào)分解理論，預(yù)見性好，且原理直觀，便于實(shí)現(xiàn)。PWM逆變器具有系統(tǒng)簡(jiǎn)潔、技術(shù)成熟、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快及適應(yīng)性強(qiáng)等顯著特點(diǎn)，因而應(yīng)用極為廣泛。隨著數(shù)字技術(shù)的開展，PWM技術(shù)還有著廣闊的開展空間。3三電平逆變器。所謂三電平逆變器，是指其逆變橋中每一橋臂的中點(diǎn)均能輸出三種電平的逆變器。假設(shè)以逆變橋輸入電壓的一半E/2為基準(zhǔn)電壓，那么這三種電平分別是+E/

15、2、0、-E/2。對(duì)于單相逆變器，三電平逆變器與通常的二電平逆變器的主電路的構(gòu)造上并沒有什么區(qū)別，只是在控制上二電平逆變器采用雙極性SPWM,而三電平逆變器采用的是單極性SPWM。對(duì)于三相逆變器，三電平逆變器那么需要在普通的二電平逆變器的根底上添加假設(shè)干輔助開關(guān)管，并采用獨(dú)特的三電平PWM控制理論。此時(shí)，三電平逆變器可獲得降低開關(guān)管耐壓及開關(guān)頻率等優(yōu)點(diǎn)，因而適合于高電壓、大容量的GTO逆變電源。4諧振軟開關(guān)逆變器。為了進(jìn)一步改善PWM逆變器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能，減小濾波器的尺寸，需要從根本上減小器件的開關(guān)損耗，提高開關(guān)頻率。這樣，就開展了各種類型的諧振軟開關(guān)逆變器。其中，由結(jié)實(shí)型諧振直流環(huán)RDCL和

16、零電壓轉(zhuǎn)換PWM逆變橋ZVT-PWM級(jí)連構(gòu)成的組合式逆變器，器件的開關(guān)應(yīng)力能得到有效的限制，而且接觸了諧振直流環(huán)節(jié)和后續(xù)逆變橋控制上的耦合關(guān)系，能充分發(fā)揮高頻PWM控制技術(shù)的有時(shí)。目前，該類逆變器在小容量、高性能逆變電源中已得到初步應(yīng)用。其缺點(diǎn)主要在于，附加功率器件較多，循環(huán)能量大。5高頻鏈逆變器。在輸入、輸出需要進(jìn)展電氣隔離的逆變電源中，變壓器的設(shè)置是必不可少的。SPWM逆變器中采用的以輸出電壓頻率工作的工頻或中頻變壓器，體積龐大，往往是阻礙其向小型化、輕量化方向開展的主要障礙。因變壓器的體積同其工作頻率成近似反比的關(guān)系，故假設(shè)能采用高頻變壓器進(jìn)展電氣隔離，就能顯著地減小裝置的體積和重量。高

17、頻鏈逆變器的根本原理就是通過設(shè)置中間高頻鏈逆變環(huán)節(jié)，采用高頻變壓器進(jìn)展電氣隔離，再將此高頻交流電變換成所需頻率的交流輸出。目前已開展出多種拓?fù)錁?gòu)造的高頻鏈逆變器13PWM控制技術(shù)1.3.1 PWM控制的根本原理在采樣控制理論中有一個(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環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果根本一樣。沖量即指窄脈沖的面積。這里所說的效果根本一樣，是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形根本一樣。如果把各輸出波形用傅立葉變換分析，那么其低頻段非常接近，僅在高頻段略有差異。例如圖1.1所示的三個(gè)窄脈沖形狀不同，其中圖1.1a為矩形脈沖，b為三角形脈沖，c為正弦半波脈沖，但他們的面積即沖量都等于1,那么當(dāng)它們分

18、別加在具有慣性的同一個(gè)環(huán)節(jié)上時(shí)，其輸出響應(yīng)根本一樣。當(dāng)窄脈沖變?yōu)閳D1.1d的單位脈沖函數(shù)（t）時(shí)，環(huán)節(jié)的響應(yīng)即為該環(huán)節(jié)的脈沖過渡函數(shù)。f(t)圖1.1形狀不同而沖量相等的各種窄脈沖把圖1.2的正弦半波分成N等份，就可以把正弦半波看成是N個(gè)彼此相連的脈沖序列所組成的波形。這些脈沖寬度相等，都等于”N，但幅值不等，且脈沖頂部不是水平直線，而是曲線，各脈沖的幅值按正弦規(guī)律變化。如果把上述脈沖序列利用一樣數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖代替，是矩形脈沖的鐘點(diǎn)和相應(yīng)正弦波局部的中點(diǎn)重合，且使矩形脈沖和相應(yīng)的正弦局部面積相等，就得到圖1.2b所示的脈沖序列。這就是PWM波形?？梢钥闯觯髅}沖的幅值相等，而寬度

19、是按正弦規(guī)律變化的。根據(jù)面積等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的。對(duì)于正弦半波的負(fù)半周，也可以用同樣的方法得到PWM波形。想這種脈沖的寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形，也稱SPWM波形。L正弦半波F"I11I-產(chǎn)JII.1-EMIW一rlLLlfM必以咨qInIrJw/rJ圖1.2用PWM波代替正弦半波1.3.2 SPWM控制的根本原理采用調(diào)制的方法，得到各脈沖的寬度和間隔。即把所希望的波形作為調(diào)制信號(hào)，把承受調(diào)制的信號(hào)作為載波，通過對(duì)載波的調(diào)制得到所期望的PWM波形。采用等腰三角波作為載波。因?yàn)榈妊遣ㄉ舷聦挾扰c高度成線性關(guān)系且左右對(duì)稱，當(dāng)它與任何一個(gè)平緩變化的調(diào)制

20、信號(hào)相交時(shí)，如在交點(diǎn)時(shí)刻控制電路中開關(guān)器件的通斷，就可得到寬度正比于信號(hào)波幅值的脈沖。當(dāng)調(diào)制信號(hào)為正弦波時(shí)，就可得到各寬度正比于相應(yīng)時(shí)刻的正弦波幅值的脈沖。當(dāng)調(diào)制信號(hào)不是正弦波時(shí)，也可得到與調(diào)制信號(hào)等效的PWM波形。調(diào)制法可分為單極性PWM控制方式和雙極性控制方式。VIV37¥D3UdUr信號(hào)波載波調(diào)制電路V2圖1.3單相橋式PWM逆變電路單極性控制方式：在信號(hào)波的半個(gè)周期三角載波只在正極性或負(fù)極性一種圍變化,得到的PWM波形也只在單極性圍變化。如圖1.3是單相橋式逆變電路。負(fù)載為阻感負(fù)載,Vl和V2工作的通斷狀態(tài)互補(bǔ)，V3和V4的通斷狀態(tài)也互補(bǔ)。控制V3和V4的通斷狀態(tài)的方法如圖1

21、.4所示。調(diào)制信號(hào)Ur為正弦波，載波Uc在Ur的正半周為正極性的三角波，在Ur的負(fù)半周為負(fù)極性的三角波。在Ur和Uc的交點(diǎn)時(shí)刻控制IGBT的通斷，在Ur的正半周，Vl保持通態(tài)，V2保持?jǐn)鄳B(tài)，當(dāng)Ur>Uc時(shí)使V4導(dǎo)通，V3關(guān)斷，Uo=Ud；當(dāng)Ur<Uc時(shí)使V4關(guān)斷，V3導(dǎo)通，Uo=0；在Ur的負(fù)半周，Vi保持?jǐn)鄳B(tài)，V2保持通態(tài)，當(dāng)Ur<Uc時(shí)使V3導(dǎo)通，V4關(guān)斷，U。=-Ud：當(dāng)Ur>Uc時(shí)使V3關(guān)斷，V4導(dǎo)通，Uo=0。這樣就得到SPWM波形Uoo雙極性控制方式：在信號(hào)波的半個(gè)周期，三角載波不是單極性的，而是有正有負(fù)，所得到的PWM波也是有正有負(fù)。如圖1.5所示。U.C

22、W1圖1.5雙極性PWM控制方式第二章系統(tǒng)原理及組成2.1 系統(tǒng)硬件框圖圖2.1系統(tǒng)硬件框圖主電路從交流側(cè)電網(wǎng)輸入、逆變的全過程，包括：濾波整流電路：其作用是講電網(wǎng)存在的雜波濾除，并將電網(wǎng)的交流電直接整流為所需要的直流電。驅(qū)動(dòng)電路：用于驅(qū)動(dòng)MOSFET管，使逆變器工作顯示電路：顯示通過單片機(jī)把采樣AD轉(zhuǎn)換后并計(jì)算出的電流的有效值檢測(cè)電路：檢測(cè)逆變器的電流瞬時(shí)值，提供應(yīng)單片機(jī)微機(jī)機(jī)控制電路：通過單片機(jī)完成各個(gè)輸入、輸出數(shù)量之間的關(guān)系。將檢測(cè)電路送來的模擬電壓，進(jìn)展模數(shù)轉(zhuǎn)換，計(jì)算出有效值，送給顯示電路。2.2 主要組成電路2.2.1 濾波整流電路其電路圖如下Input圖2.2整流電路圖整流、濾波環(huán)

23、節(jié)所使用的器件為：整流橋模塊B,型號(hào)為KBPC3510,其等為1000V/35A。電解電容Ci=C2,容量等級(jí)為470uf/500V。將220V交流電整流為直流電。2.2.2 逆變電路其電路圖如下：圖2.3逆變電路逆變主電路就是由逆變開關(guān)器件等組成的變換電路，主要有三種形式，即半橋式、全橋式、推挽式。下面對(duì)這三種形式的電路分別進(jìn)展分析。1半橋式逆變電路。原理如圖2.4所示。當(dāng)兩只開關(guān)管Si,S2都截止時(shí)，假設(shè)兩只電容相等，即Ci=C2,那么在兩電容中點(diǎn)A的電壓為輸入電壓的一半，即Vci=Vc2=VJ2。當(dāng)§導(dǎo)通時(shí)，電容Ci將通過Si和負(fù)載放電，同時(shí)電源電壓Vd通過Si和負(fù)載放電為電容

24、C2充電，中點(diǎn)A的電位將有所上升；當(dāng)S導(dǎo)通完畢時(shí)，兩只開關(guān)管S、&又都截止，它們的端電壓又都回到輸入電壓的一半，即Vd/2。當(dāng)&導(dǎo)通時(shí)，§截止，電容Ci被充電，C2放電，A點(diǎn)的電位下降；S2導(dǎo)通完畢后，又回到Si,S2都截止的狀態(tài)。在半橋逆變電路中，當(dāng)開關(guān)管由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r(shí)，負(fù)載感性和引線電感上貯存的能量釋放會(huì)使開關(guān)管兩端除了承受電壓Vd/2之外，還要承受較高的尖峰電壓，但由于二極管的Di、D2的鉗位作用，開關(guān)管的端電壓最高為Vd圖2.4半橋逆變電路圖2.5全橋逆變電路2全橋逆變電路。原理如圖2.5所示。全橋逆變電路與半橋逆變電路的區(qū)別就是，用另外兩只同樣的開關(guān)管代替

25、兩只電容，全橋逆變電路的工作需要兩組相位相反的驅(qū)動(dòng)脈沖分別控制兩對(duì)開關(guān)管，具體說就是S和&同時(shí)通斷，&和S3同時(shí)通斷。當(dāng)S和S同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，&和&截止，負(fù)載電壓為下正上負(fù)的Vd；反之，當(dāng)S2和S3同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，S和S4截止，負(fù)載電壓為上正下負(fù)的Vd。在4只開關(guān)管都截止的死區(qū)時(shí)間，開關(guān)管端電壓和電壓尖峰和半橋逆變電路類似。開關(guān)管剛剛導(dǎo)通時(shí)的電流尖峰也和半橋逆變電路類似。3推挽電路。原理如圖2.6所示。推挽電路的工作是由兩路相位相反的驅(qū)動(dòng)脈沖分別加到逆變開關(guān)管Si、S2的基極，控制它們交替通斷，輸入直流電壓被變換成高頻的方波交流電壓經(jīng)變壓器車出。當(dāng)Si導(dǎo)通時(shí)，&

26、截止，輸入電壓Vd加在變壓器T原邊繞組Ni上，由于變壓器有兩個(gè)Ni繞組，且匝數(shù)一樣，所以在白上將施加兩倍的電源電壓，即2Vd。當(dāng)驅(qū)動(dòng)脈沖完畢后（死區(qū)時(shí)間），兩只開關(guān)管都截止，端電壓都為Vd。當(dāng)S2導(dǎo)通時(shí)，同理，Si截止，在Si上將施加兩倍的電源電壓。不難看出，推挽變換器是兩個(gè)正激變換器的組合，這兩個(gè)正激變換器的開關(guān)管輪流導(dǎo)通，故變壓器鐵心是交變磁通。圖2.6推挽逆變電路下面就以上三種逆變電路進(jìn)展簡(jiǎn)單比擬。半橋逆變的主電路所用的開關(guān)器件少，開關(guān)管的端電壓也不高，半橋式拓?fù)淇共黄胶饽芰軓?qiáng)，但橋臂可能出現(xiàn)直通現(xiàn)象，功率管承受電源電壓，流過兩倍的輸入電流，在中小功率的逆變器中可以得到廣泛應(yīng)用。全橋式

27、電路開關(guān)管電壓不高，輸出功率大，功率管承受電源電壓，流過輸入電流。但全橋變換器功率器件較多，控制及驅(qū)動(dòng)較復(fù)雜，并且橋臂也可能出現(xiàn)直通現(xiàn)象。比擬適合大功率場(chǎng)合。推挽式電路用的開關(guān)器件少，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，變壓器一次側(cè)電流回路中只有一個(gè)開關(guān)通態(tài)損耗小。變壓器鐵芯雙向磁化，一樣鐵芯尺寸下，推挽電路能夠比正激式電路輸出更大的功率。但是開關(guān)管要承受兩倍輸入電壓，適用于原邊電壓比擬低的功率變換器。且電路必須有良好的對(duì)稱，否那么容易引起直流偏磁導(dǎo)致鐵芯飽和。另外，變壓器繞組必須嚴(yán)密耦合,減小漏感，從而降低功率管的關(guān)斷電壓尖峰，這提高了變壓器繞制工藝的要求以及對(duì)所用功率器件電壓定額的要求。實(shí)驗(yàn)中可采用半橋式逆變電

28、路。2.2.3 驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路可選用IR公司IRG4PC50U型IGBT作為開關(guān)電路的開關(guān)管，該開關(guān)管屬于電壓控制型器件。目前，市場(chǎng)上所常用的集成驅(qū)動(dòng)電路很多。根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)要求，驅(qū)動(dòng)SPWM脈沖頻率為20KHz,并且要與單片機(jī)進(jìn)展隔離，因此，可選用SHARP公司的PC923型高速光耦MOSFET/IGBT驅(qū)動(dòng)芯片HighSpeedPhotocouplerForMOSFET/IGBTDrive。該型號(hào)芯片外觀及部構(gòu)造如圖2.7所示，單位：mm。PC923具體參數(shù)為：1工作電壓VCC:15V-30V;2輸出電流Io=0.4A;3最快響應(yīng)時(shí)間為0.5usoneldiBgram7版上33=口to13

29、"NC,AnodeOiThodvdN口NO®VCC其外部接線電路如圖腳與輸入工作電壓；圖2.7PC9232.7所示。腳與腳懸空；腳為輸入信號(hào)正端，腳為負(fù)端；腳為輸出端，輸出信號(hào)經(jīng)限流電阻后接到開關(guān)管的基極；腳接地。同時(shí)，電容C1、C2的作用是將工作電壓VCC進(jìn)展分壓，兩電容中間端接到開關(guān)管的發(fā)射極，這樣就可以在開關(guān)管關(guān)斷過程中為其提供一個(gè)反向的電壓，從而保證開關(guān)管的可靠關(guān)斷。Vec懸空I二IBFUTRI懸空匚PC923十圖2.8外部接線圖綜上所述，PC923的主要作用就是為開關(guān)管提供可靠的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并且實(shí)現(xiàn)了開關(guān)電路與控制電路的光電隔離，提高了系統(tǒng)的平安性。第三章電流有效值

30、的檢測(cè)3.1 檢測(cè)的分類3.1.1 電阻檢測(cè)和磁檢測(cè)隨著科技及信息技術(shù)的開展，人們對(duì)控制的要求越來越高，越來越準(zhǔn)確，而對(duì)控制有著重要作用的就是：電流的檢測(cè)。通常電流檢測(cè)分為兩類：電阻檢測(cè)和磁檢測(cè)。電阻檢測(cè)其檢測(cè)原理如圖3.1所示在理想狀態(tài)下，被檢測(cè)電流I流過檢測(cè)電阻RS時(shí),由歐姆定律可得V=IXRs。當(dāng)電阻為固定值時(shí)，電壓V的變化就反映出電流的變化情況。-AIIRs圖3.1電阻檢測(cè)的電路原理圖但是由于各種寄生效應(yīng)的影響，實(shí)際的檢測(cè)電路可用圖3.然示。圖3.2實(shí)際的檢測(cè)電路原理圖圖3.2中，L為寄生電感，C為寄生電容，寄生元件形成的二階網(wǎng)絡(luò)，形成高頻振蕩，其中，寄生電感的影響尤為重要，在一樣電流

31、變化率的情況下，它直接決定振蕩幅度的大小。圖3是理想檢測(cè)波形與實(shí)際檢測(cè)波形的比擬。圖3.3理想檢測(cè)波形與實(shí)際檢測(cè)到的波形的比擬檢測(cè)電阻的引入對(duì)整個(gè)電路的影響是造成電路額外的功率損耗，因此，由它引起的功耗應(yīng)越小越好。電阻的功耗為P=I2R。為了減小功耗，在保證控制的情況下，應(yīng)盡量減小電阻的值。此外，為了減小檢測(cè)電阻的寄生效應(yīng)，在電阻選擇時(shí)應(yīng)注意選擇寄生電感小的電阻；幅員設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量縮短導(dǎo)帶的距離；導(dǎo)帶的走線應(yīng)該寬、直，并且最好用地線包圍。由歐姆定理可知，在電阻值一定時(shí)，電壓V反映了電流I,如何選擇適宜的檢測(cè)電阻十分重要。在選擇電阻時(shí)一定要慎重，主要考慮以下幾個(gè)方面:1）在滿足控制需要的前提下，

32、盡量減小電阻值，以減小電路的功耗；2）寄生電感要小，以減小電流變化率的影響；3）容差要小，以保證產(chǎn)品的一致性；4）溫度系數(shù)要低，使電阻阻值隨溫度白變化盡可能小；5）足夠的功率容量，保證電阻可以承受大電流脈沖的沖擊；6）足夠的溫度余量，以提高電路的可靠性。2磁檢測(cè)電阻檢測(cè)的缺點(diǎn)是損耗大，適用的場(chǎng)合有限。在電流較大的場(chǎng)合，大多采用磁性器件檢測(cè)以防止電阻檢測(cè)而造成的損耗。同時(shí)，磁性器件檢測(cè)還可以方便地獲得電氣隔離。最常用的電流磁檢測(cè)器件是電流互感器，它在開關(guān)電源的設(shè)計(jì)中得到廣泛的應(yīng)用。它的典型電路如以下圖：VccMD9S>RL圖3.4電流互感器的典型應(yīng)用圖3.4中,電阻為假負(fù)載，二極管的作用是

33、將脈沖信號(hào)整流。整流后的信號(hào)根據(jù)不同的應(yīng)用，可以同電阻檢測(cè)電路設(shè)計(jì)一樣，參加分壓電路進(jìn)展電平調(diào)整，參加低通濾波器濾除高頻噪聲，或者引入直流偏置電壓改變起始電平，也可以用大電容將脈沖信號(hào)變?yōu)橹绷餍盘?hào)使用。除了電流互感器外，磁檢測(cè)方式還有采用霍爾效應(yīng)制作的傳感器?；魻杺鞲衅髋c電流互感器相比檢測(cè)精度高，但卻存在價(jià)格高、體積大的缺點(diǎn)?；魻杺鞲衅髦饕獞?yīng)用在有特殊要求的場(chǎng)合。3.1.2電流檢測(cè)元件電流信號(hào)檢測(cè)的關(guān)鍵是正確選擇和使用檢測(cè)元件。根據(jù)響應(yīng)速度的快慢，電流檢測(cè)元件可分為以下兩種：們慢速型電流檢測(cè)元件電流互感器是利用電磁感應(yīng)原理制作的，由于普通鐵芯的磁滯現(xiàn)象，它是慢速型電流檢測(cè)元件。常用的交流電流互

34、感器的原理如圖3.5所示，它的一次繞組串聯(lián)在電路中，并且匝數(shù)N1很少最少為1匝，電流互感器二次繞組匝數(shù)N2比擬多，如果一次繞組中的電流是I1,根據(jù)磁勢(shì)平衡原理，N1I1=N2I2,繞組N2上得到的檢測(cè)電壓U2=I2R1=(N1/N2)I1R1。應(yīng)該注意，電流互感器的采樣電阻不能過大，否那么繞組電壓過高，導(dǎo)致鐵芯的磁通飽和；特別注意的是，互感器的二次繞組不能開路。圖3.5交流互感器原理圖2快速型電流檢測(cè)元件在短路保護(hù)環(huán)節(jié)中，要求迅速檢測(cè)并判斷電流的大小，因而要求用快速所型電流檢測(cè)元件。霍爾電流傳感器、脈沖電流互感器以及無感電阻均屬這類電流檢測(cè)元件。無感電阻直接串入主電路會(huì)產(chǎn)生附加的壓降及功耗，檢

35、測(cè)電路與主電路間沒有電的隔離，因此只有在要求不高的小功率系統(tǒng)中才采用這種檢測(cè)方法?；魻杺鞲衅鲬?yīng)用比擬廣泛，下面介紹它的原理。1霍爾元件霍爾元件是霍爾電流傳感器的核心，圖3.6是它的示意圖。霍爾元件得本體厚度為d的半導(dǎo)體基片，如果沿縱長(zhǎng)方向通過引線1和2引入電流IC,同時(shí)垂至于基片的方向有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)，那么在基片的兩個(gè)長(zhǎng)邊之間會(huì)感應(yīng)出電壓，這就是霍爾效應(yīng)。電流引線稱為電流極，出電壓引線3和4稱為霍爾輸出極。霍爾電壓UH大小為UH=KHBIC,式中KH,是與半導(dǎo)體材料和基片尺寸有關(guān)的霍爾常數(shù)。當(dāng)IC的方向是由1到2時(shí)，UH的極性是4為正，3為負(fù)，如果IC或磁場(chǎng)方向反向，那么UH也反向圖3.

36、6霍爾兀件小意圖2霍爾電流傳感器模塊霍爾電流傳感器模塊，又稱為L(zhǎng)EM模塊，它是利用磁場(chǎng)平衡式原理工作，工作原理如圖3.7。被檢測(cè)電流IP的磁場(chǎng)使得霍爾元件感應(yīng)電壓UH,通過PI放大器控制互補(bǔ)三極管電流Is,Is在副邊線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)抵抗主電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，直到Np*Ip=Nsis,霍爾器件處于零磁通，感應(yīng)電壓Uh為0,PI放大器輸出不變。其中Np為被檢測(cè)電流的導(dǎo)線匝數(shù)，Ns為L(zhǎng)EM部線圈匝數(shù)。Is流過檢測(cè)電阻Rm,在M點(diǎn)得到檢測(cè)電壓Um,它的值為Um=IsRm=NpIpRm/Ns測(cè)量電阻圖3.7LEM的工作原理Um能快速反映Ip的變化，跟隨時(shí)間一般在1成以，它能檢測(cè)交、直流和脈沖電流，具有與被測(cè)

37、電流絕緣、相應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。3.2電流有效值的檢測(cè)3.2.1 有效值任何周期性電流的有效值等于流經(jīng)一個(gè)電阻器R并提供與該周期性電流相等的功率的一個(gè)直流電流值。換句話說，一個(gè)給定的周期性電流流經(jīng)同一電阻器，即有瞬時(shí)功率i2R;取一個(gè)周期的平均值即得出平均功率。再讓一個(gè)直流流經(jīng)同一個(gè)電阻器，調(diào)節(jié)電流的大小，以得到與前述相等的平均功率值，那么這個(gè)直流值就等于該周期性電流的有效值?，F(xiàn)在可以得到i的有效值的表達(dá)式。周期性電流4）對(duì)電阻器提供的平均功率是1T2Pi2T0式中T是i的周期。一個(gè)直流電流提供的功率Pi2rT2i2dt01Ti2dtT0令這兩個(gè)功率表達(dá)式相等，解出I注意到求這個(gè)有效值時(shí)，首先是將函數(shù)

38、平方，然后取一個(gè)周期的平均值，最后取這個(gè)平方函數(shù)平均值的平方根，用簡(jiǎn)單的語(yǔ)言說，這個(gè)步驟意味著所求的有效值為電流的平方、平均再開平方根，故此，通常把有效值稱為方均根值。這也是本次實(shí)驗(yàn)的理論依據(jù)，即首先檢測(cè)出電流瞬時(shí)值，然后用單片機(jī)計(jì)算出有效值。3.2.2 檢測(cè)電路其電路圖如下：本次實(shí)驗(yàn)采用CT03-5/2.5型精細(xì)電流互感器，額定輸入電流為5A,額定輸出電流為2.5mA,當(dāng)要其輸出為電壓信號(hào)時(shí)，其典型電路如圖3.91和2。調(diào)整圖1中反應(yīng)電阻R和r的值可得到所需要的電壓輸出。電容C1及可調(diào)電阻r,是用來補(bǔ)償相移的。電容C2和C3是400至1000pF的小電容，用來去耦和濾波。兩個(gè)反接的二極管是起

39、保護(hù)運(yùn)算放大器作用的。圖中反應(yīng)電阻R要求精度優(yōu)于1%,溫度系數(shù)優(yōu)于50PPM。圖3.92為其另一種方法。次級(jí)不加運(yùn)算放大器而直接并聯(lián)一個(gè)電阻使輸出變換成電壓信號(hào)也是可以的，使用電路如圖2所示。前提是電阻要小于800Q,輸出電壓最大2伏，這時(shí)仍能得到非線性度優(yōu)于0.1%的輸出電壓信號(hào)。與電路1比擬，其影響如下：1.縮小了互感器的動(dòng)態(tài)圍，2.使相移增大，電阻要求精度優(yōu)于1%,溫度系數(shù)優(yōu)于50PPM。圖3.9精細(xì)互感器典型電路本次實(shí)驗(yàn)中采用了圖3.91，運(yùn)算放大器采用LM324,由于檢測(cè)的電流值要送往單片機(jī)，而互感器輸出的電壓為交流電，所以在此后我們加上了精細(xì)整流電路，將正弦波的下半波翻上去。其中R

40、1=R2其原理為：當(dāng)輸入Vi>0時(shí)，二極管D1、D2、D3、D4導(dǎo)通，VO=Vi,當(dāng)Vi<0時(shí)，二極管D1、D2、D3、D4截至,VO=ViR2/R1,因?yàn)镽1=R2,所以VO=Vi。當(dāng)輸入如圖3.11所示的正弦波Vi時(shí)，其輸出波形如圖3.12所示Vo圖3.12輸出波形第四章基于單片機(jī)的軟件設(shè)計(jì)4.1 AVR系列單片機(jī)簡(jiǎn)介4.1.1 ATmega8特點(diǎn)ATMEL公司于2002年第一季度推出了一款新型AVR高檔單片機(jī)，在AVR家族中，ATmega8是一個(gè)非常特殊的單片機(jī)，它的芯片部集成了較大容量的存儲(chǔ)器和豐富強(qiáng)大的硬件接口電路，具有AVR高檔單片機(jī)MEGA系列的全部性能和特點(diǎn)，但由于

41、采用了小引腳封裝為DIP28和TQEP/MLF32，所以其價(jià)格僅與低檔單片機(jī)相當(dāng)，成為具有極高性價(jià)比、深受廣闊用戶喜愛的單片機(jī)，被廣泛應(yīng)用于電器、儀表、電源等行業(yè)。ATmega8是一款基于AVRRISC、低功耗CMOS的8位單片機(jī)，由于在一個(gè)時(shí)鐘周期執(zhí)行一條指令，ATmega8可以到達(dá)接近1MIPS/MHz。ATmega8具有以下特點(diǎn)：8K字節(jié)的在線編程/應(yīng)用編程ISP/IAPFlash程序存儲(chǔ)器，512字節(jié)E2PROM,1K字節(jié)SRAM,32個(gè)通用工作存放器，23個(gè)通用I/O口，3個(gè)帶有比擬模式靈活的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，18+2個(gè)外中斷源，1個(gè)可編程的SUART接口，1個(gè)8位I2C總線接口，46

42、通道的10位ADC,2通道8位ADC,可編程的看門狗定時(shí)器，1個(gè)SPI接口和5種可通過軟件選擇的節(jié)電模式。當(dāng)單片機(jī)處于空閑模式時(shí)，CPU將停頓運(yùn)行，而SRAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、SPI口和中斷系統(tǒng)那么繼續(xù)工作；處于掉電模式時(shí)，振蕩器停頓工作，所有其他功能都被制止，但存放器容得到保存，只有在外部中斷或硬件復(fù)位時(shí)才退出此狀態(tài)；處于省電模式時(shí)，芯片的所有功能被制止處于休眠，只有異步時(shí)鐘正常工作，以維持時(shí)間基準(zhǔn)。當(dāng)單片機(jī)處于ADC噪聲抑制模式時(shí)，CPU和其他的I/O模塊都停頓運(yùn)行，只有ADC和異步時(shí)鐘正常工作，以減少ADC轉(zhuǎn)換過程中的開關(guān)噪聲；在待命模式時(shí)，CPU和其他的I/O模塊都停頓運(yùn)行，但系統(tǒng)振蕩

43、器仍在運(yùn)行，使得系統(tǒng)在低功耗時(shí)可以很快地啟動(dòng)。ATmega8單片機(jī)采用ATMEL的高密度非易失性存技術(shù)，片F(xiàn)lash可以通過SPI接口、通用編程器及自引導(dǎo)BOOT程序進(jìn)展編程和自編程。利用自引導(dǎo)BOOT程序，可以使用任一硬件接口下載應(yīng)用程序，并寫入到Flash的應(yīng)用程序區(qū)中。在更新Flash的應(yīng)用程序區(qū)數(shù)據(jù)時(shí)，處在Flash的BOOT區(qū)中的自引導(dǎo)程序繼續(xù)執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)了同時(shí)讀寫的功能。由于將增強(qiáng)RISC8位CPU與在系統(tǒng)編程和在應(yīng)用編程的Flash存儲(chǔ)器集成在一個(gè)芯片，ATmega8成為一個(gè)功能強(qiáng)大的單片機(jī)，為許多嵌入式控制應(yīng)用提供了靈活而低本錢的解決方案。ATmega8的主要功能如下：高性能，低

44、功耗的8位AVR微控制器；先進(jìn)的RISC精簡(jiǎn)指令集構(gòu)造；a.130條功能強(qiáng)大的指令，大多數(shù)為單時(shí)鐘周期指令b.32個(gè)8為通用工作存放器c.工作在16MHz時(shí)具有16MIPS的性能3片集成了較大容量的非易失性程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器以及工作存儲(chǔ)器；a.8K字節(jié)的在Flash程序存儲(chǔ)器，才翼寫次數(shù)：>10000次b.支持在線編程ISP、在應(yīng)用自編程IAPc.帶有獨(dú)立加密位的可選BOOT區(qū)，可通過BOOT區(qū)的引導(dǎo)程序區(qū)用戶自己寫入來實(shí)現(xiàn)IAP編程d.512個(gè)字節(jié)的E2PROM,擦寫次數(shù)：100000次e.1K字節(jié)部SRAMf.可編程的程序加密位4外部性能；a.2個(gè)具有比擬模式的帶預(yù)分頻器的8為定時(shí)/計(jì)

45、數(shù)器b.1個(gè)帶預(yù)分頻器，具有比擬和捕獲模式的16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器c.1個(gè)具有獨(dú)立振蕩器的異步實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTCd.3個(gè)PWM通道，可實(shí)現(xiàn)任意16位、相位和頻率可調(diào)的PWM脈寬調(diào)制輸出e.6通道A/D轉(zhuǎn)換PDIP封裝，4路10位A/D+2路8位A/Df.1個(gè)I2c的串行接口，支持主/從、收/發(fā)四種工作方式，支持自動(dòng)總線仲裁g.1個(gè)可編程的串行USART接口，支持同步、異步及多機(jī)通信自動(dòng)地址識(shí)別ATmega8單片機(jī)易失性E2PROM預(yù)分頻器定時(shí)/計(jì)數(shù)器h.1個(gè)主/從、收/發(fā)的SPI同步串行接口i.帶片RC振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器j.片模擬比擬器5特殊的微控制器性能；a.上電復(fù)位和可編程的欠電壓檢測(cè)電路

46、b.部集成了可選擇頻率1/2/4/8/MHz、可校準(zhǔn)的RC振蕩器c.外部和部的中斷源18個(gè)d.五中休眠模式：空閑模式、ADC噪聲抑制模式、省電模式、掉電模式、待命模式6I/O和封裝；a.最多23個(gè)可編程I/O口，可任意定義I/O的輸入/輸出方向；輸出時(shí)為推挽輸出，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，可直接驅(qū)動(dòng)LED等大電流負(fù)載；輸入口可定義為三態(tài)輸入，可以設(shè)定帶部上拉電阻，省去外接上拉電阻b.28腳PDIP封裝，32腳TQFP封裝合32腳MLF封裝7工作電壓；a.2.7V-5.5VATmega8Lb.4.5V-5.5VATmega88運(yùn)行速度；a.0-8MHzATmega8Lb.0-16MHzATmega89功耗4M

47、Hz,3V,25C。a.正常模式Active：2.6mAb.空閑模式IdleMode：1.0mAc.掉電模式Power-downMode：0.5uA本系統(tǒng)使用PDIP封裝的ATmega8型單片機(jī)，其管腳圖如圖4.1所示：(RESET)PCE匚(RXD)PDC匚匚(INTO)Ft>2匚(INTI)PMr(XCKfTa)PD4匚vccc麗匚XTALIfTOSGI)戶施匚：XTAL2frOSC2)PS7匚(11)PMC(AINO)PD6匚(AIN1)PD7E(1CF1)PBO匚12273選425524623722621920101911121713161415 PCS(ADC5/SCL) PC

48、4(ADC4/SDA) PC3(ADC3) PC2(ADC2)1PC1(ACC1) PCO(ADCO) OND1AREF AVCC FB5(SCK) PB4(MISO)口PB2(MO3I/0C2)1=E2(3S/OC1B)PEII(OClAj圖4.1Mega8型單片機(jī)管腳圖PDIPATmega8的外部引腳定義如下：1VCC電源正數(shù)字2GND電源地3PortBPB7-PB0/XTAL1/XTAL2/TOSC1/TOSC2PortB口是一個(gè)8為雙向I/O口，每個(gè)管腳都帶有獨(dú)立可控制的部上拉電阻。B口的輸出緩沖器具有雙向輸出和吸收大電流的驅(qū)動(dòng)能力。當(dāng)B為輸入方式，且部上拉電阻有效時(shí)，如果外部引腳被拉

49、低，B口將輸出電流。在復(fù)位過程中，即使是在系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振的情況下，B仍呈現(xiàn)為三態(tài)。通過對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘選擇位的設(shè)定，PB6和PB7還可以作為振蕩放大器的輸入/輸出口使用外部晶體和外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)輸入口PB6。當(dāng)系統(tǒng)使用部的RC振蕩器時(shí)，通過設(shè)置ASSR存放器的AS2位，可以將PB6、PB7作為異步實(shí)時(shí)時(shí)鐘/計(jì)數(shù)器2的輸入口TOSC1、TOSC2使用。4PortCPC5-PC0PortC口是一個(gè)7位雙向I/O口，每個(gè)管腳都帶有獨(dú)立可控制的部上拉電阻。C口的輸出緩沖器具有雙向輸出和吸收大電流的驅(qū)動(dòng)能力。當(dāng)C口為輸入方式，且部上拉電阻有效時(shí)，如果外部引腳被拉低，C口將輸出電流。在復(fù)位過程中，即使是在系統(tǒng)

50、時(shí)鐘還未起振的情況下，C仍呈現(xiàn)為三態(tài)。5PC6/RESET當(dāng)RSTDISBL位被編程時(shí)，可將PC6作為一個(gè)I/O使用，因此，PC6弓唧與PortC其他引腳的電特性是有區(qū)別的。當(dāng)RSTDISBL位未被編程時(shí)，PC6將作為復(fù)位屬于引腳RESET。在該引腳上，一個(gè)超過兩個(gè)時(shí)鐘周期的低電平將產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，是系統(tǒng)復(fù)位。6PortDPD7-PD0PortD口是一個(gè)8位雙向I/O口，每個(gè)管腳都帶有獨(dú)立可控制的部上拉電阻。D口的輸出緩沖器具有雙向輸出和吸收大電流的驅(qū)動(dòng)能力。當(dāng)D為輸入方式，且部上拉電阻有效時(shí)，如果外部引腳被拉低，D口將輸出電流。在復(fù)位過程中，即使是在系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振的情況下，D仍呈現(xiàn)為三態(tài)。P

51、ortD口是一個(gè)復(fù)用端口，還提供ATmega8單片機(jī)的許多特殊接口功能。7RESET復(fù)位輸入引腳在該引腳上的一個(gè)超過兩個(gè)時(shí)鐘周期的低電平將產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，是系統(tǒng)復(fù)位。8XTAL1部振蕩放大器的輸入端9XTAL2部振蕩放大器的輸出端10AVCCA/D轉(zhuǎn)換器的電源。當(dāng)引腳PortC0-3和PortC6-7用于ADC時(shí)，AVCC應(yīng)通過一個(gè)低通濾波器與VCC連接。在不使用ADC時(shí)，該引腳應(yīng)直接與VCC連接。而PortC4-5的電源那么是有VCC提供的。11AREFA/D轉(zhuǎn)換器的參考電源輸入端4.1.2 ATmega8單片機(jī)的指令系統(tǒng)指令是指計(jì)算機(jī)所能執(zhí)行的命令，它是由生產(chǎn)廠商定義的。一臺(tái)計(jì)算機(jī)所能執(zhí)行的

52、指令集合就是它的指令集。由于指令系統(tǒng)并沒有通用性，不同類型的計(jì)算機(jī)都有不同類型的指令集，因此采用低級(jí)語(yǔ)言開發(fā)的程序也沒有通用型，不能直接移植。機(jī)器語(yǔ)言就是計(jì)算機(jī)指令的二進(jìn)制代碼，它可以直接在計(jì)算機(jī)中運(yùn)行；而匯編語(yǔ)言那么是機(jī)器語(yǔ)言的符合表示形式，它只是機(jī)器語(yǔ)言的助記符集合，因此由匯編語(yǔ)言編寫的程序必須經(jīng)專門的工具程序轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的二進(jìn)制代碼后才能供計(jì)算機(jī)執(zhí)行。AVR單片機(jī)的指令系統(tǒng)屬于RISC構(gòu)造的精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)。ATmega8的RISC指令集共有118條指令，分為以下4個(gè)大類：算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算指令25條轉(zhuǎn)移指令31條數(shù)據(jù)傳送指令31條位和位測(cè)試指令31條尋址方式AVR單片機(jī)有以下幾種尋址方式：直

53、接單存放器尋址直接雙存放器尋址I/O存放器直接尋址數(shù)據(jù)存放器直接尋址帶偏移量的數(shù)據(jù)存放器間接尋址數(shù)據(jù)存放器間接尋址帶后增量的數(shù)據(jù)存放器間接尋址帶預(yù)減量的數(shù)據(jù)存放器間接尋址程序存儲(chǔ)器常量尋址程序存儲(chǔ)器間接尋址程序存儲(chǔ)器相關(guān)尋址4.2 基于AVR單片機(jī)PWM逆變器電流有效值的檢測(cè)軟件設(shè)計(jì)4.2.1 主程序流程圖圖4.2主程序流程圖本系統(tǒng)主要由單片機(jī)發(fā)出SPWM波，并啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換，將檢測(cè)的瞬時(shí)值，進(jìn)展模數(shù)轉(zhuǎn)換，并計(jì)算出有效值，通過數(shù)碼管顯示出電流值。4.2.2 AD轉(zhuǎn)換ATmega8有一個(gè)10位的逐次逼近型ADC°ADC與一個(gè)8通道的模擬多路復(fù)用器連接，能對(duì)來自端口C的8路單端輸入電壓進(jìn)展

54、采樣。單端電壓輸入以0V(GND)為基準(zhǔn)。ADC包括一個(gè)采樣保持電路，以確保在轉(zhuǎn)換過程中輸入到ADC的電壓保持恒定.ADC由AVCC引腳單獨(dú)提供電源。AVCC與VCC之間的偏差不能超過土0.3V。標(biāo)稱彳1為2.56V的基準(zhǔn)電壓，以及AVCC,都位于器件之?；鶞?zhǔn)電壓可以通過在AREF引腳上加一個(gè)電容進(jìn)展解耦，以更好地抑制噪聲。ADC可以將輸入的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)10位的數(shù)字量。輸入模擬通道通過ADMUX存放器選擇。ADC模塊由ADSCRA存放器中的ADEN位使能。當(dāng)ADEN為"1"時(shí)，ADC功能有效，并且輸入通道同模擬電壓的輸入引腳相連。此時(shí)，假設(shè)ADSC置“1，那么AD

55、C啟動(dòng)一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換。ADC有兩種轉(zhuǎn)換模式，即自由轉(zhuǎn)換和單次轉(zhuǎn)換模式，可以通過ADFR位選擇。當(dāng)ADC模塊被啟動(dòng)后，假設(shè)ADFR為“0時(shí)，那么ADC工作在單次轉(zhuǎn)換模式，此時(shí)，每個(gè)轉(zhuǎn)換過程都需要置位ADSC;假設(shè)ADFR為“1時(shí)，那么ADC工作在自由轉(zhuǎn)換模式，此時(shí)，ADC連續(xù)采樣模擬輸入端，并將轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)輸出至ADC的數(shù)據(jù)存放器。ADC的轉(zhuǎn)換結(jié)果存儲(chǔ)在ADCH和ADCL兩個(gè)存放器中。為了確保數(shù)據(jù)讀取的正確性，ADCL存放器的容應(yīng)當(dāng)首先被讀取，一旦用戶開場(chǎng)對(duì)ADCL讀取，ADC對(duì)數(shù)據(jù)存放器的寫操作就被制止，這就意味著，如果用戶讀取了ADCL,那么即便另一次ADC轉(zhuǎn)換過程在讀ADCH之前完畢了，兩個(gè)數(shù)據(jù)存放器中的容也不會(huì)被更新。當(dāng)用戶對(duì)ADCH的讀操作完成后，ADC才可以更新ADCH和ADCL。當(dāng)一次轉(zhuǎn)換過程完畢后，ADIF位被置位“1，此時(shí)，假設(shè)ADIE和全局中斷使能位都為“1，那么單片機(jī)產(chǎn)生一個(gè)ADC中斷。其流程圖如下：圖4.3AD轉(zhuǎn)