基于單片機(jī)的正弦波逆變電源設(shè)計_第1頁
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本科生畢業(yè)設(shè)計說明書論文題目:基于單片機(jī)的正弦波逆變電源設(shè)計年月日摘要本次設(shè)計是基于單片機(jī)STC而設(shè)計的純粹弦波逆變電源。額定輸入U=12V的直流電,輸出為50Hz,220V的交流電。額定輸出功率為300W。設(shè)計了全方位的保護(hù)電路。包含了可以根據(jù)溫度來控制散熱風(fēng)扇的開啟。實現(xiàn)了輸入低壓、過壓的關(guān)斷功能。當(dāng)輸入U過低時,逆變現(xiàn)象停止,這樣可以防止蓄電池的損壞。當(dāng)輸入U過高時,停止逆變,可以防止損壞芯片。擁有輸入防反接功能,當(dāng)輸入正負(fù)極接錯時,關(guān)斷輸入與后級電路的連接,不會燒壞芯片或蓄電池。采用了一個液晶屏來顯示輸出的電壓,輸出頻率等信息。采用一對發(fā)光二極管來指示工作狀態(tài)。采用了一個蜂鳴器,當(dāng)產(chǎn)生錯誤時,發(fā)出蜂鳴報警。輸出的交流電為標(biāo)準(zhǔn)的正弦波,而不是方波或修正波,可以實現(xiàn)更寬范圍的帶負(fù)載能力。根據(jù)實驗分析,最終轉(zhuǎn)換效率到達(dá)85%以上,輸出結(jié)果穩(wěn)定,到達(dá)了理想的實驗效果。關(guān)鍵詞單片機(jī),逆變電源,正弦波,反接保護(hù)AbstractThedesignisbasedonSTCmicrocontrollerdesignedforpuresinewaveinverter.Ratedinputvoltageof12VDC,outputis50Hz,220VAC.Ratedoutputpowerof300W.Idesignedafullrangeofprotectioncircuits.Itcanbeincludedtocontrolthetemperatureonthecoolingfan.Achieveainputvoltage,overvoltageshutdownfunction.Whentheinputvoltageistoolow,theinverterisstopped,topreventdamagetothebattery,whentheinputvoltageistoohigh,theinverterisstoppedtopreventdamagetothechip.Hastheinputanti-reversefunctionwhentheinputisnegativethenthewrongtime,andaftertheshutdowninputstagecircuitconnectionswillnotburnchipsorbatteries.Itusesaliquidcrystalscreentodisplaytheoutputvoltage,outputfrequencyandotherinformation.Itusestwolightemittingdiodestoindicatetheoperatingstatus.Itusesabuzzerwhenanerroroccurs,thealarmbeeps.ThestandardACoutputsinewave,ratherthanasquarewaveormodifiedwave,awiderrangecanbeachievedwithaloadcapacity.Accordingtothetest,theconversionefficiencyofmorethan85%,stableoutput,toachieveagoodexperimentalresult.KeyWordsMCU,Inverter,Sinewave,reversepolarityprotection目錄摘要IAbstractII第一章緒論11.1系統(tǒng)研究的背景11.2系統(tǒng)研究的意義2第二章系統(tǒng)的工作原理與結(jié)構(gòu)32.1系統(tǒng)的工作原理32.2系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)62.3系統(tǒng)的軟件設(shè)計7第三章系統(tǒng)的硬件設(shè)計83.1主控制器83.2DC-DC模塊93.2.1PWM脈沖產(chǎn)生電路9變壓器的設(shè)計10輸出整流電路的設(shè)計123.3DC-AC模塊12波驅(qū)動隔離133.3.2開關(guān)電路的設(shè)計143.3.3LC濾波電路設(shè)計153.4保護(hù)模塊163.4.1溫度保護(hù)16輸入保護(hù)16輸出保護(hù)173.5直流5V電路設(shè)計183.6顯示與報警模塊18液晶顯示18蜂鳴器報警20第四章系統(tǒng)的軟件設(shè)計214.1開發(fā)環(huán)境介紹214.2SPWM程序設(shè)計234.3液晶驅(qū)動程序設(shè)計28第五章結(jié)束語32參考文獻(xiàn)33致謝34附錄一系統(tǒng)原理圖35附錄二系統(tǒng)源程序36第一章緒論1.1系統(tǒng)研究的背景逆變電源是指將直流電源轉(zhuǎn)換為交流電源的的裝置。隨著光伏發(fā)光的推廣,汽車和車載電器數(shù)量的增加,UPS的廣泛應(yīng)用,逆變電源的應(yīng)用場合也越來越多,成了電力電子技術(shù)中不可缺少的部件。而隨著電子技術(shù)的開展,逆變電源也有一個高速開展的歷程。最早的逆變系統(tǒng)采用的是,通過將直流電源供應(yīng)直流電動機(jī),直流電機(jī)通過機(jī)械傳動帶動交流發(fā)電機(jī),來完成直交流的轉(zhuǎn)換。這種轉(zhuǎn)換方式占用空間大,重量大,產(chǎn)生一定的噪聲,而且效率十分低下。到二十世紀(jì)六、七十年代,晶閘管的問世使得逆變電源的技術(shù)得到了開展。逆變電源開始廣泛使用晶閘管來作為主要器件,與傳統(tǒng)的機(jī)械式轉(zhuǎn)換相比,效率明顯提高。但缺點也十清楚顯,轉(zhuǎn)換的波形為方波,而不是正弦波,無法帶動電感類負(fù)載。限于晶閘管的功率,電源的輸出功率較小。進(jìn)入八十年代以后,電子元件的種類也越來越多,誕生了功率場效應(yīng)管、MOS管、可關(guān)斷晶閘管、電力用晶體管、絕緣柵極晶體管等類型的功率型器件。這些器件的出現(xiàn)為逆變電源技術(shù)的高速開展奠定了堅實的根底。使得逆變電源沉著量到頻率等參數(shù)越來越高,占用的體積減小,逆變轉(zhuǎn)換效率提高,各種品質(zhì)指標(biāo)也進(jìn)一步提升。進(jìn)入21世紀(jì)以后,隨著微電子技術(shù)的開展,逆變電源在設(shè)計上,也漸漸使用微電子元件。得益于微電子元件的精密程度,逆變電源的輸出的穩(wěn)定性,波形的精確度等都得到了保證。目前的逆變電源按照輸出波形可分為三種。第一種是方波逆變電源。此電源結(jié)構(gòu)簡單,轉(zhuǎn)換效率較高,技術(shù)成熟。缺乏的是變壓器和濾波器的體積、重量較大,工作的噪音較大。而由于輸出波形是方波,上升和下降是突變的,當(dāng)負(fù)載為感性負(fù)載時,由于電感對儲能特性,會產(chǎn)生尖峰脈沖高壓。造成負(fù)載或電源的損壞。第二種是修正波逆變電源。輸出波形是將多個方波疊加而成的修正正弦波。大大減小了輸出波形的諧波含量。與方波逆變電電源相比,性能得到了很大的提升。第三種是純粹弦波逆變電源。其輸出波形為諧波含量很小的正弦波。與市電相比波形根本一致??梢詭铀蓄愋偷呢?fù)載。但缺點是技術(shù)不夠成熟。本錢較高。1.2系統(tǒng)研究的意義一方面目前私家車已經(jīng)走進(jìn)千家萬戶,而車內(nèi)可使用電器卻因為電源受到諸多的限制。汽車的攜帶的蓄電池輸出直流12V,而大局部電器的額定電壓是市電交流220V。而目前常見的車載逆變電源有諸多缺點。如無輸入低壓保護(hù),超額使用后,導(dǎo)致汽車無法啟動。沒有設(shè)計顯示屏,用戶無法查看輸出參數(shù)。沒有配置短路保護(hù),過載保護(hù)等。另一方面隨著太陽能發(fā)光的大力推廣,逆變電源在太陽能發(fā)光的過程中有著不可缺少的作用。太陽能發(fā)光是將光能轉(zhuǎn)換為電能存儲在蓄電池中。而人們使用的家電無法直接通過蓄電池供電。必須通過逆變電源將直流電轉(zhuǎn)換為交流電。隨著逆變電源應(yīng)用的場合越來越多,對逆變電源技術(shù)的開展要求也越來越高。目前逆變電源的設(shè)計多采用純硬件設(shè)計的分立式元件組成的結(jié)構(gòu)。隨著人們使用的電器數(shù)量和種類的增加,對逆變電源的波形、容量等參數(shù)的要求也越高,使得設(shè)計的逆變電源的復(fù)雜度也越來越高,采用的元件也越來越多。而由于元件數(shù)量過多,造成的電源穩(wěn)定性較差,往往由于某一個元件的質(zhì)量差而導(dǎo)致整個系統(tǒng)的損壞。而且傳統(tǒng)逆變電源基于模擬元件的設(shè)計,沒有可編程的能力,使得逆變電源的可擴(kuò)展能力差,沒有顯示功能等問題。因此針對單片機(jī)來作為逆變電源主控制芯片來研究成為當(dāng)今的熱點。第二章系統(tǒng)的工作原理與結(jié)構(gòu)2.1系統(tǒng)的工作原理逆變電源是一種將低壓直流電轉(zhuǎn)換為高壓交流電的過程。一個直流電源對一個負(fù)載的兩端輪流供電時便在負(fù)載的兩端形成一個交流電的過程。工作模型如圖2-1所示。圖2-1逆變電源工作模型當(dāng)圖中的S1、S4閉合,S2、S3斷開時。電流從負(fù)載的左側(cè)流向右側(cè)。負(fù)載兩端的電壓U0是一個正電壓。電流方向和波形如圖2-2所示。圖2-2S1、S4閉合時的電流方向和波形當(dāng)圖中的S2、S3閉合,S1、S4斷開時。電流從負(fù)載的右側(cè)流向左側(cè)。負(fù)載兩端的電壓U0是一個負(fù)電壓。電流方向和波形如圖2-3所示。圖2-3S2、S3閉合時的電流方向和波形當(dāng)開關(guān)開始和閉合的速度很快時,負(fù)載兩端的電壓便形成了一個交流電的過程。實際應(yīng)用中,只要將圖中的開關(guān),改為可控的開關(guān)器件,這些開關(guān)器件組成的電路稱為全橋。全橋逆變電源主電路結(jié)構(gòu)如圖2-4所示。圖2-4全橋逆變電源結(jié)構(gòu)圖V1、V2、V3和四個開關(guān)管以及VD1、VD2、VD3和VD4四個續(xù)流二極管構(gòu)成了左右兩個橋臂。在任何時刻,左右兩個橋臂的上下兩個開關(guān)器件不可以同時翻開,否那么輸入電源將短路。四個開關(guān)器件也不可同時關(guān)斷,否那么輸出出現(xiàn)不可控的狀態(tài)。這些開關(guān)器件的控制信號可以采用周期調(diào)制信號。而這些周期信號經(jīng)過正弦脈寬調(diào)制,稱為SPWM調(diào)制,電路結(jié)構(gòu)稱為SPWM全橋結(jié)構(gòu)。典型的SPWM調(diào)制方式有如下兩種。單極性調(diào)制是指H橋輸出包括兩個相反的電平,輸出載波f1與開關(guān)工作f2相同。單極性調(diào)制的波形圖如圖2-5所示。圖2-5單極性調(diào)制波形圖在ur和uc的相交的時刻控制開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)閉,uof表示uo的基波分量。在波形ur的正半周,V1的狀態(tài)為通,V2的狀態(tài)為斷。在ur>uc時,V3的狀態(tài)為斷,V4的狀態(tài)為通。此時的uo=ud。在ur<uc時,V3的狀態(tài)為通,V4的狀態(tài)為斷。在波形ur的負(fù)半周,V1的狀態(tài)為斷,V2的狀態(tài)為通。在ur>uc時,V3的狀態(tài)為通,V4的狀態(tài)為斷。此時的uo=0。在ur<uc時,V3的狀態(tài)為斷,V4的狀態(tài)為通。此時的uo=-ud。雙極性調(diào)制與單極性調(diào)制相比,多了一個零電平,即輸出電平包括正、負(fù)和零三個電平。雙極性調(diào)制波形如圖2-6所示。圖2-6雙極性調(diào)制波形圖對于雙極性調(diào)制,在ur和uc的交點時刻控制開關(guān)管的通斷。uof表示uo的基波分量。在ur的每半個周期中,調(diào)制載波的三角波有正有負(fù),所得PWM波的幅值有±Ud兩種電平。在ur的正負(fù)半周,對各開關(guān)管的控制規(guī)律相同。在ur>uc時,開關(guān)管V1和V4的狀態(tài)為通,開關(guān)管V2和V3狀態(tài)為斷。此時的uo=Ud。在ur<uc時,開關(guān)管V2和V3的狀態(tài)為通,開關(guān)管V1和V4狀態(tài)為斷。此時的uo=-Ud。這兩種調(diào)制方式中,雙極性調(diào)制的實現(xiàn)簡單,缺點是四個開關(guān)管都處在高頻的工作狀態(tài),開關(guān)的損耗較大,電路可靠性降價。單極性調(diào)制時一個橋臂為低頻狀態(tài),另一個為高頻狀態(tài),因此,開關(guān)管的導(dǎo)通損耗較低。降低了制作本錢。本次設(shè)計采用單極性調(diào)制方式。2.2系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)逆變電源實現(xiàn)直流電轉(zhuǎn)換為交流電的過程可以分為三個步驟。第一步是通過震蕩電路將直流電變?yōu)榻涣麟?。第二步是將得到的交流電通過變壓器進(jìn)行升壓,此時輸出波形為一個高壓的方波,也就是方波逆變電源的波形。第三步是將升壓后的交流電進(jìn)行濾波,得到一個正弦波波形的交流輸出。本設(shè)計是基于單片機(jī)的正弦波輸出逆變電源,根據(jù)實現(xiàn)功能和逆變電源的轉(zhuǎn)換流程。系統(tǒng)的硬件可分為幾大模塊:主控制器,DC-DC驅(qū)動模塊,DC-AC模塊,保護(hù)模塊,顯示模塊。系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2-7所示。圖2-7逆變電源系統(tǒng)框圖主控制器采用單片機(jī)STC12C5410AD。主要實現(xiàn)的功能是根據(jù)反應(yīng)輸出電壓、電流輸出到液晶顯示上顯示。通過系統(tǒng)自帶PCA模塊,來比照存放器的值,采用模擬脈寬調(diào)制法,控制端口輸出正弦調(diào)制波即產(chǎn)生SPWM驅(qū)動。DC-DC驅(qū)動模塊是利用經(jīng)過PWM調(diào)制波將直流低壓高頻逆變?yōu)楦哳l的方波。輸出的高頻方波經(jīng)過整流濾波后轉(zhuǎn)換為400V左右的直流電,給整個逆變電源提供足夠的功率。DC-AC模塊是利用主控制器產(chǎn)生的SPWM純粹弦波調(diào)制到DC-DC電路產(chǎn)生的400V直流上,最終將這個直流電轉(zhuǎn)換成220V,50Hz的的交流電。保護(hù)模塊主要有溫度控制、輸出保護(hù)、輸入保護(hù)等。實現(xiàn)的功能包括根據(jù)采集到的溫度控制散熱風(fēng)扇。如果輸入電壓過低,表示蓄電池電量缺乏,停止轉(zhuǎn)換,保護(hù)蓄電池。當(dāng)輸入電壓過高時,切斷輸入,防止燒壞芯片。當(dāng)輸入正負(fù)接反時,切斷電源輸入,保護(hù)后級電路。輸出短路時,自動停止逆變轉(zhuǎn)換。當(dāng)短路恢復(fù)后,自動恢復(fù)逆變轉(zhuǎn)換。負(fù)載功率過高時,停止逆變轉(zhuǎn)換。顯示與告警模塊有三局部。一是液晶顯示屏,二是發(fā)光二極管,三是蜂鳴器。液晶屏可以顯示輸出的電壓,電流,頻率等信息。發(fā)光二極管用于指示電源的工作狀態(tài),保護(hù)狀態(tài)的提示等。蜂鳴器是當(dāng)發(fā)生短路、過載、輸入過低或過高時發(fā)出蜂鳴聲告知用戶。2.3系統(tǒng)的軟件設(shè)計根據(jù)設(shè)計要求,單片機(jī)程序主要實現(xiàn)的功能有:產(chǎn)生SPWM波形,接收來自反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的信號,控制顯示模塊顯示相關(guān)信息等。程序流程圖如圖2-8所示。圖2-8系統(tǒng)程序流程圖第三章系統(tǒng)的硬件設(shè)計3.1主控制器本次設(shè)計采用的主控制器是單片機(jī)STC12C5410AD。STC12C5410AD是宏晶公司生產(chǎn)的單時鐘單片機(jī),指令與8051系列完全兼容,但速度卻快了近10倍。擁有10K的程序存儲空間和512B的數(shù)據(jù)存儲空間。擁有高速運算、超低功耗、超強(qiáng)抗干擾的性能。每個IO口、電源引腳、晶振引腳、復(fù)位引腳都經(jīng)過特殊的處理,對VCC和GND參加了二極管箝位保護(hù),可以有效的防止干擾經(jīng)過這些接口進(jìn)入到單片機(jī)內(nèi)部。自帶看門狗電路,無需外置看門狗芯片,減小系統(tǒng)的體積和本錢。內(nèi)部集成了復(fù)位專用的MAX810電路,使得復(fù)位電路的設(shè)計更加方便。集成了4路可編程的PWM模塊電路,使得通過編程來產(chǎn)生SPWM波形,最終調(diào)制出50Hz的交流電。集成了8路的高速10位AD轉(zhuǎn)換模塊,利用這些模塊可以轉(zhuǎn)換出反應(yīng)的交流電壓和電流。單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖3-1所示。圖3-1單片機(jī)最小系統(tǒng)3.2DC-DC模塊該模塊的作用是將輸入的12V直流電,低壓直流電經(jīng)過高頻PWM脈沖調(diào)制,控制開關(guān)管的關(guān)斷與閉合,輸出一個低壓的交流電。該電壓輸入到高頻變壓器的低壓端,變壓器的高壓端輸出一個400V左右的交流電。將該電壓經(jīng)過整流后輸出一個400V左右的高壓直流電,該電壓供應(yīng)下一級使用。根據(jù)該模塊的功能,可以將該模塊分為三個局部來設(shè)計。第一局部是調(diào)制PWM脈沖的產(chǎn)生。第二局部是變壓器的設(shè)計。第三局部是輸出電壓的整流。3.2.1PWM脈沖產(chǎn)生電路本次設(shè)計PWM脈沖產(chǎn)生采用的芯片是定頻PWM芯片SG3525。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。圖3-2SG3525內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖芯片的1腳為反相輸入端,2腳為同相的輸入端,這兩個管腳連接的是芯片內(nèi)直流開環(huán)增益為70db的兩級差分誤差放大器。芯片的5腳、6腳、7腳內(nèi)的電路組成了SG3525內(nèi)部振蕩器。這三個引腳內(nèi)部的比擬器和電容充放電電路加上外接的電阻電容電路便可組成振蕩器。芯片的3腳為振蕩器的外部同步輸入端。5腳外接電容CT,6腳外接電阻RT。振蕩器的頻率的計算公式如下。f=振蕩器的產(chǎn)生的輸出有兩種形式,一種是傳入雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,輸出方式為時鐘脈沖的形式;另一種傳送到比擬器的同相輸入端,輸入方式為以鋸齒波的形式。誤差放大器輸出的數(shù)據(jù)送入比擬器的反相輸入端。比擬器根據(jù)輸入的鋸齒波和誤差放大器的輸出進(jìn)行比擬。輸出一個方波,該方波的寬度隨著誤差放大器的輸出電壓上下而改變。該方波脈沖送入或非門其中一個輸入端,另兩個輸入端為雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和振蕩鋸齒波。雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是兩個輸出互補的波形,上下電平交替輸出。產(chǎn)生的PWM脈沖送至放大管VT1、VT2的基極。鋸齒波可以保證VT1和VT2不會同時導(dǎo)通,控制了死區(qū)時間。VT1和VT2輸出PWM波,其相位差180°。芯片9腳和1腳之間需要連接反應(yīng)補償網(wǎng)絡(luò)使輸出的波形更加正確。由于PWM產(chǎn)生電路屬于高頻電路,與后級電路存在相互干擾的可能性。因此將PWM產(chǎn)生電路單獨設(shè)計,通過插接方式來連接。設(shè)計的局部電路如圖3-3所示。圖3-3PWM產(chǎn)生電路圖3.2.2變壓器的設(shè)計高頻變壓器作為逆變電源DC-DC模塊中的核心器件,它的主要參數(shù)和性能指標(biāo)直接決定整個逆變電源的優(yōu)劣。高頻變壓器磁化特性曲線工作在第一和第三象限。磁通變化范圍較大,可以從-Bm到+Bm。因此,它屬于對稱式變壓器。本次設(shè)計采用的E55鐵氧體磁芯變壓器。關(guān)于變壓器的參數(shù)計算,主要有以下幾項。(1)功率容量

EE55的心柱截面積Ae為3.515平方厘米。窗口面積Aq為3.9平方厘米。功率容量的計算為AP=Ae*Aq=13.7。(2)原邊繞組匝數(shù)原邊繞組匝數(shù)NP的計算公式如下。NP=(VI/2)*10/(4*f*Bm*Ae)=(310/2)*10/(4*80000*0.15*3.5)=10.1NP取整數(shù)10匝。(3)副邊繞組匝數(shù)根據(jù)原副邊繞組匝數(shù)比公式NP/NS=VINMIN/(2XVOP),可以計算出原副邊繞組的匝數(shù)比為1:6。那么副邊繞組的匝數(shù)為60匝。繞制步驟為。先繞1/2次級繞組〔高壓局部〕使用高溫膠帶在磁芯的骨架上粘一圈,可以防止導(dǎo)線打滑。用一根0.93線繞30圈左右,可以繞一層為準(zhǔn)。采用高溫膠帶將次級繞組的外面包三層。初級繞組(低壓局部)低壓繞組分兩層。繞制示意圖如圖3-4所示。圖3-4繞制示意圖先用5根0.93線繞兩圈,如圖中紅色。線中間留空隙。在空隙處用另5根線繞兩圈,如藍(lán)線。兩根線的長度約37厘米。采用同樣方法,繞第二層。兩層中間采用高溫膠帶隔離。相當(dāng)于10匝。另外1/2的次級繞組按照步驟1的方法,采用同樣的繞向繞完剩下的1/2。采用高溫膠帶包三層左右。焊接引線繞組繞完后,將留出的線頭,采用焊接在骨架上。并將線頭去漆上錫。3.3.3輸出整流電路的設(shè)計輸出整流采用的是快速二極管SBYV26C組成的橋式整流電路。輸出經(jīng)過一個100uf/400V的電容濾波處理。經(jīng)過濾波后輸出一個400V的直流電。供應(yīng)下一級使用。PWM產(chǎn)生電路產(chǎn)生的兩路PWM波P1和P2后,經(jīng)過開關(guān)管的調(diào)制為交流電后,經(jīng)過高頻變壓器,輸出高頻高壓,經(jīng)過四個二極管來整流。設(shè)計的電路如圖3-5所示。圖3-5DC-DC輸出電路原理圖3.3DC-AC模塊逆變電源實現(xiàn)的主要功能便是直流到交流的轉(zhuǎn)換,而該模塊實現(xiàn)的主要功能便是直流到交流的轉(zhuǎn)換。因此,該模塊是是整個系統(tǒng)中最重要的組成局部。是整個逆變電源的靈魂,起主導(dǎo)地位。逆變電源的性能很大程序取決于該模塊的性能。該模塊的轉(zhuǎn)換原理是將DC-DC模塊得到的400V直流電通過SPWM波形調(diào)制成220V,50Hz的交流電。然后通過LC濾波電路濾除其它雜波,使輸出波形更加完美。因此,該模塊電路可以分為三局部。第一局部是驅(qū)動單片機(jī)產(chǎn)生的SPWM波形。第二局部是將接在400V直流電的開關(guān)管按SPWM波形閉合與斷開。第三局部是對開關(guān)管的輸出的波形進(jìn)行濾波。詳細(xì)介紹如下。3.3.1SPWM波驅(qū)動隔離單片機(jī)直接輸出的功率較小,而且容易受到后級功率型開關(guān)器件的干擾,從而引發(fā)災(zāi)難性的后果。因此,兩局部電路的連接需要采用隔離驅(qū)動的方式。主要器件為光耦。光耦的優(yōu)點是體積小,結(jié)構(gòu)簡單,缺點是傳輸速度較慢。電磁隔離常用的器件是脈沖變壓器。它的優(yōu)點是響應(yīng)的速度快,比光電隔離擁有較強(qiáng)的共模抑制比。但缺點是體積大,加工復(fù)雜,對傳輸信號有一定的要求。比方占空比不能超過49%,能傳輸?shù)男盘柡蛯挾榷驾^小。本次設(shè)計采用的是IR2110S作為驅(qū)動器件。IR2110S是美國IR公司生產(chǎn)的封裝為SO16的芯片,兼有體積小和速度快兩個優(yōu)點。IR2110S采用閂鎖和HVIC的CMOS制造工藝的貼片封裝,具有很強(qiáng)的抗干擾能力。低端和高端輸入通道相互獨立,互不干擾。懸浮電源采用的是自舉電路,可以實現(xiàn)高端工作電壓在500V。邏輯電源電壓范圍在5到15V,因此可以與單片機(jī)的TTL電平匹配。最高工作頻率可以為500KHz。開通、關(guān)斷的延遲只有120ns和94ns。IR2110S的管腳如表3-1所示。表3-1IR2110S引腳引腳名稱功能1LO低端輸出2COM公共端3VCC電源電壓(低端固定)4NC無效端5NC無效端6Vs電源偏移電壓(高端浮置)7VB電源電壓(高端浮置)8HO輸出〔高端〕9NC無效端10NC無效端11VDD邏輯電源電壓(邏輯)12HIN邏輯高端輸入13SD關(guān)斷14LIN邏輯低端輸入Vss15Vss邏輯地16NC無效端邏輯電路地根據(jù)芯片的結(jié)構(gòu)和管腳設(shè)計的電路原理圖如圖3-6所示。圖3-6驅(qū)動隔離原理圖單片機(jī)輸出的四路SPWM波輸入到IR2110S的HIN和LIN。C23、C24、C30和C31為芯片電源的濾波電容。C22、C29為自舉電容,D4、D21為自舉二極管。開關(guān)管在導(dǎo)通時,需要在很小的時間內(nèi)存儲足夠的柵電荷供應(yīng)門極。開關(guān)管在開通后,自舉電容兩端的電壓為10V,開關(guān)管充分導(dǎo)通的所需電壓為8.3V。自舉電容充電時,兩端的壓降在1.5V左右。開關(guān)管柵極泄漏壓降約有1/2左右。綜合這些條件,自舉電容容量選擇公式為C1>2Qg/(VCC-10-1.5)。經(jīng)過計算,本次設(shè)計的自舉電容為100uf/35V。自舉二極管是組成自舉電路的重要的自舉器件,主要作用是阻斷直流干線上的高壓。自舉二極管所需承受的電流是柵極電荷與開關(guān)頻率之積。本次設(shè)計采用的自舉二極管為恢復(fù)二極管FM1S。該二極管擁有較小的反向漏電流,可以有效的減小電荷損失。3.3.2開關(guān)電路的設(shè)計本次設(shè)計中開關(guān)管的輸入電壓在400V左右,輸出功率在300W以上。因此必須使用功率足夠的功率開關(guān)管。本次設(shè)計采用的是IRF840作為開關(guān)管。IRF840的最大漏源電壓在500V,漏極電流為8A左右,足以滿足本次設(shè)計的要求。設(shè)計的電路如圖3-7所示。圖3-7開關(guān)電路原理圖開關(guān)管的控制信號為IR2110S隔離后的SPWM正弦波,輸入電壓為400V左右的直流電,經(jīng)過SPWM波形調(diào)制后,輸出220V,50Hz的正弦波交流電。經(jīng)過后級的LC濾波電路后,使輸出波形的更加純潔。3.3.3LC濾波電路設(shè)計為了濾除開關(guān)管輸出的交流電中高頻成分,以及增強(qiáng)電源的EMI特性。設(shè)計了一個LC濾波電路。電路原理圖如圖3-8所示。圖3-8LC濾波電路L1采用的是磁環(huán)繞制導(dǎo)線而成的差模電感。磁環(huán)為直徑40MM的鐵硅鋁材料制作。采用1.18的線在磁環(huán)上繞90圈左右,使用的線長在4.5米左右。磁環(huán)的導(dǎo)磁率為125,電感量為1.5mH,導(dǎo)磁率為60。繞制時分兩層,第一層為45圈,內(nèi)圈的線緊密繞制,外圈線的每圈留有一個空隙。第二層為45圈,內(nèi)圈疊在第一層線上,外圈嵌在第一層的空隙中。3.4保護(hù)模塊3.4.1溫度保護(hù)設(shè)計的電路如圖3-9所示。圖3-9散熱風(fēng)扇電路設(shè)計本設(shè)計有兩路溫度控制電路。一個是當(dāng)溫度超過一定值時開啟散熱風(fēng)扇。另一個是作為DC-DC模塊的溫度補償模塊,當(dāng)溫度過高時,停止前級DC-DC的轉(zhuǎn)換。散熱風(fēng)扇的控制采用的是熱保護(hù)器KSD9700。KSD9700是由兩片不同材料的金屬片組成的。正常溫度情況下,兩個金屬片斷開,相當(dāng)于開關(guān)斷開。風(fēng)扇不工作。當(dāng)金屬片感知溫度超過40攝氏度時,兩個金屬片粘合,相當(dāng)于開關(guān)閉合,此時風(fēng)扇開始工作。當(dāng)溫度恢復(fù)正常時,兩個金屬片又重新斷開。DC-DC模塊的溫度補償傳感器采用NTC熱敏電阻。熱敏電阻接入DC-DC模塊中PWM脈沖產(chǎn)生芯片SG3525的關(guān)斷端。當(dāng)溫度過高時,SG3525停止工作。3.4.2輸入保護(hù)輸入的保護(hù)主要有三局部。一是防止輸入反接。二是防止輸入電壓過低。因此,設(shè)計了一防止反接電路。如果電路接反時,立刻切斷電源的輸入,防止損壞后續(xù)電路。設(shè)計的電路如圖3-10所示。圖3-10反接保護(hù)原理圖當(dāng)輸入電源正確接入時,MOS管體二極管正向?qū)?,MOS管的柵極電壓大于源極電壓,因此MOS管導(dǎo)通。后級負(fù)載正常工作。當(dāng)輸入電源接錯時,二極管反射截止,MOS的截止,電路中沒有電流流過,切斷了后級負(fù)載與電源的連接。電路中Ri1與電容Ci1為緩沖電路,防止上電瞬間電壓過高損壞MOS管。Z1為穩(wěn)壓管,防止MOS管的柵極和源極兩端電壓過高,損壞MOS管。輸入電壓保護(hù)采用一個LM324運放組成的電壓比擬器。當(dāng)輸入電壓過高或過低時,關(guān)斷DC-DC模塊中PWM的產(chǎn)生,即可停止轉(zhuǎn)換。同時,輸出一個信號控制蜂鳴器發(fā)出蜂鳴聲報警。設(shè)計電路如圖3-11。圖3-11輸入電壓保護(hù)電路原理圖3.4.3輸出保護(hù)輸出保護(hù)的設(shè)計采用的是從開關(guān)管的輸出局部取樣,反應(yīng)到一個LM393組成的電壓比擬器,一路送入單片機(jī)的AD端,經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換后修正輸出。另一路送入IR2110S的關(guān)斷端(SD端)。當(dāng)IR2110S的SD端接收到信號后,停止驅(qū)動隔離,那么不再輸出SPWM波形。有效的保護(hù)的電路。設(shè)計的電路如圖3-12所示。3-12輸出保護(hù)電路原理圖3.5直流5V電路設(shè)計系統(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。因此需要設(shè)計一個直流5V的產(chǎn)生電路,作為芯片的電源使用。本設(shè)計采用的方案為將輸入的12V直流電壓經(jīng)過7805三端穩(wěn)壓集成電路,芯片輸出穩(wěn)定的直流5V電源。7805包含三條引腳,分別是輸入、輸出端和接地端。因此,所組成的穩(wěn)壓電路也十分簡單,僅需配置幾個濾波電容,便可以組成一個穩(wěn)壓電路。芯片內(nèi)部已經(jīng)集成了過流、過熱的保護(hù)電路。設(shè)計的穩(wěn)壓電路如圖3-13所示。3-13直流5V電源原理圖3.6顯示與報警模塊3.6.1液晶顯示本設(shè)計采用的液晶顯示是12832液晶模塊。常見的液晶模塊的驅(qū)動方式有三種,分別為靜態(tài)驅(qū)動、單矩陣驅(qū)動和主動矩陣驅(qū)動。矩陣驅(qū)動系統(tǒng)包括行驅(qū)動器,列存放器,偏壓電路,電源等電路。行存放器在內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸為串行方式,列存放器有兩種數(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。12832液晶模塊引腳定義如表3-2所示。表3-2LCD12831管腳引腳名稱功能說明1VO亮度調(diào)整,外部接電阻2VR亮度調(diào)整,外部接電阻3GND地4VCC電源5NC保存端6RS(CS)并行:選擇存放器;串行:數(shù)據(jù)存放器片選端7RW(SID)并行:讀寫控制器;串行:數(shù)據(jù)輸入端8E(SCLK)并行:讀寫數(shù)據(jù)起始端;串行:輸入脈沖9D0數(shù)據(jù)0位,僅在并行有效10D1數(shù)據(jù)1位,僅在并行有效11D2數(shù)據(jù)2位,僅在并行有效12D3數(shù)據(jù)3位,僅在并行有效13D4數(shù)據(jù)4位,僅在并行有效14D5數(shù)據(jù)5位,僅在并行有效15D6數(shù)據(jù)6位,僅在并行有效16D7數(shù)據(jù)7位,僅在并行有效17PSB控制信號,0為串行,1為并行18RST低有效的復(fù)位信號19LK液晶內(nèi)部背光源負(fù)極20LA液晶內(nèi)部背光源正極為了節(jié)約管腳的使用,簡化電路連接,本次設(shè)計采用的是串行口連接。當(dāng)PSB引腳連接低電平時,液晶進(jìn)入串行工作模式。在串行工作模式下,根據(jù)同步時鐘線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。設(shè)計的電路如圖3-14所示。圖3-14液晶顯示模塊原理圖3.6.2蜂鳴器報警當(dāng)輸入電壓過高或過低時,會通過蜂鳴器產(chǎn)生蜂鳴聲,蜂鳴器的電路設(shè)計如圖3-15所示。圖3-15蜂鳴器電路原理圖第四章系統(tǒng)的軟件設(shè)計硬件是一個設(shè)計的身體,而軟件那么是一個設(shè)計的靈魂。兩者缺一不可。因此,對系統(tǒng)的軟件設(shè)計也很重要。系統(tǒng)的軟件設(shè)計步驟有三個,一是選擇開發(fā)環(huán)境的,即程序的編寫、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;三是最終的程序調(diào)試,以實現(xiàn)要求的功能。4.1開發(fā)環(huán)境介紹本次設(shè)計采用KeiluVision3軟件,由于KeiluVision3的庫中并不包含STC系列的單片機(jī),但STC與51系列單片機(jī)的內(nèi)部核心根本相同。因此,可以選擇51的內(nèi)核,在程序中參加STC12C5410AD單片機(jī)宏定義的頭文件即可使用。創(chuàng)立的步驟如下。首先需要新建一個文件夾,用于存放程序的工程文件。新建文件夾完成后啟動KeiluVision3軟件。之后新建一個工程,并將該工程保存在新建的文件夾中。創(chuàng)立工程的步驟為,點擊Project下的NewProject菜單,彈出一個對話框。在對話框中選擇保存該工程的文件夾和工程名。將該工程保存在新建的文件夾中。點擊保存按鈕即可。如圖4-1所示圖4-1新建工程點擊保存按鈕后,需要選擇單片機(jī)型號。選擇Atmel的AT89C51即可。選擇之后,點擊確定按鈕。如圖4-2所示。圖4-2選擇型號我們不需要仿真的配置文件,因此,在彈出的是否添加仿真配置文件的對話框中,選擇“NO〞。如圖4-3所示。圖4-3添加仿真配置一個新的工程創(chuàng)立成功。工程創(chuàng)立完成后,需要新建一個程序文件。點擊File下的New菜單,在軟件中彈出一個新的文本輸入窗口。默認(rèn)文件名為Text1,在該窗口中可以輸入源程序。如圖圖4-4所示。圖4-4新建程序文件源程序輸入完成后,點擊保存。將該程序文件保存在工程的目錄下。文件名需要加上擴(kuò)展名,本次設(shè)計的程序設(shè)計采用C語言編寫,因此,將程序文件命名為main.c。程序文件雖然創(chuàng)立保存成功,但并沒有與工程關(guān)聯(lián),參加到工程中。因此,需要將程序文件參加到工程中。右擊左側(cè)目錄樹中的“SourceGroup1〞,在彈出的下拉菜單中選擇“AddfiletoGroup〞,出現(xiàn)一個對話框,雙擊創(chuàng)立的main.c即可。如圖4-5所示。圖4-5添加文件程序文件添加完成后,需要將編寫的程序編譯成單片機(jī)能識別的hex文件。右擊“Target1〞,在彈出的菜單中選擇“OptionsforTargetTarget1〞。選擇““output〞選項卡,將“createHEXfile〞項打鉤,點確定。便會在編譯時,在工程文件的目錄中產(chǎn)生hex文件。編譯的快捷鍵是F7。每次修改程序后,按F7,都將重新產(chǎn)生一個hex文件,新hex文件將覆蓋舊文件。編譯完成后,在軟件的下方狀態(tài)欄中可以查看該程序生成的代碼大小。4.2SPWM程序設(shè)計單片機(jī)STC12C5410AD自帶四路可編程計數(shù)器陣列PCA/PWM模塊電路,只需配置相關(guān)的存放器便可產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的PWM波形。SPWM也是PWM的一種特殊形式,是指在PWM的根底上方式有所改變,I相等但不同大小,脈沖的大小按照一定的規(guī)律變化,輸出結(jié)果即為正弦波。STC12C5410AD單片機(jī)PCA模塊輸出管腳如表4-1所示。表4-1PCA/PWM模塊管腳對應(yīng)表管腳第一功能第二功能15P3.7PCA0/PWM09P3.5PCA1/PWM126P2.0PCA2/PWM210P2.4PCA3/PWM3STC12C5410AD內(nèi)部的PCA模塊是一個16位的特殊功能的定時器,連接了四個捕獲/比擬模塊。PCA定時器決定了這四個模塊的時間基準(zhǔn)。PCA模式存放器CMOD的位定義如表4-2所示。表4-2CMOD存放器定義名稱地址Bit7Bi6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0CMOD0XD9CIDLCPS1CPS0ECF表中的CPSl和CPS0位是PCA計數(shù)脈沖選擇位。兩個位的決定了PCA脈沖源輸入。PCA計數(shù)脈沖選擇如表4-3所示。表4-3PCA計數(shù)脈沖選擇表CPS1CPS0脈沖源00系統(tǒng)時鐘/1201系統(tǒng)時鐘/210T0的溢出脈沖11ECI外部時鐘PCA/PWM模塊共有四種工作模式,分別為:上升/下降沿捕獲模式,PWM脈沖輸出模式,軟件定時器模式,高速輸出模式。SPWM生成主要工作PWM脈沖輸出模式。PWM輸出模式的工作原理如下:當(dāng)工作在PWM脈沖輸出模式時。CL的值小于EPCn時,輸出為低。當(dāng)CL的值大于或等于EPCn時,輸出為高。當(dāng)CL的值為FF時,繼續(xù)增加將產(chǎn)生溢出,溢出時變?yōu)?,此時EPCn的值裝載到EPCnL和CCAPnL中。從而實現(xiàn)了在更新PWM時,不會產(chǎn)生干擾。CCAPMn存放器中的PWMn位和ECOMn位置位時可以使能PWM模式。本次設(shè)計采用的SPWM波形通過軟件中斷的形式來實現(xiàn),綜合使用了PWM模式和16位定時器模式。流程圖如圖4-6所示。圖4-6中斷效勞程序流程圖設(shè)計的中斷效勞子程序如下。voidint_time0(void)interrupt1{ TH0=0XFE;//重裝初值 TL0=0X09;//重裝計數(shù)值// TR0=1;//使能定時器 CCAP0H=pwm0;//裝入第一路脈沖寬度值// CCAP1H=pwm1;//裝入第二路脈沖寬度值// CCAP2H=pwm2;//裝入第三路脈沖寬度值// CCAP3H=pwm3;//裝入第四路脈沖寬度值// k++;//中斷次累計if(k<159){//正半周// i=k;//重新賦值 pwm_1=m*pwm[i]/216;//計算寬度值 pwm1=(unsignedchar)pwm_1;//轉(zhuǎn)換為8位數(shù)值 pwm2=0;//清0 } elseif(k<=317){ j=k-159; pwm1=0;//清0 pwm_2=m*pwm[j]/216;//計算寬度值 pwm2=(unsignedchar)pwm_2;//轉(zhuǎn)換為8位數(shù)值 pwm1=0;//清0} else{//周期結(jié)束// k=0;//清0 i=k;//清0 pwm_1=m*pwm[i]/216; pwm1=(unsignedchar)pwm_1;pwm2=0;voltage_regulation();//占空比調(diào)整實現(xiàn)穩(wěn)壓 v_bat=ad(AD_BATTERY)*400/256;//取得電壓的值 i_out=ad(AD_IOUT)*i_c/256;//取得電流 }}STC12C5410AD產(chǎn)生SPWM波形的根本原理是將載波周期值賦給CCAP1H和CCAP1L。PCA定時器的CH與CCAP1H,CL與CCAL1L比擬,兩者相等時,產(chǎn)生中斷。在中斷的效勞程序中,將下一個SPWM波要求的脈沖寬度裝載到CCAPOL中。SPWM波形脈寬示意圖如圖4-7所示。圖4-7SPWM波形脈寬示意圖脈沖寬度值需要通過MATLAB來計算出220V,50Hz交流電的正弦表,本次設(shè)計選出了159個典型值,存入數(shù)組中。選出的正弦數(shù)組如下。unsignedcharcodepwm[159]={0,4,8,13,17,21,25,29,34,38,42,46,50,54,59,63,67,71,75,79,83,86,90,94,98,102,105,109,113,116,120,123,127,130,134,137,140,143,147,150,153,156,159,161,164,167,170,172,175,177,179,182,184,186,188,190,192,194,196,198,199,201,203,204,205,207,208,209,210,211,212,213,213,214,214,215,215,216,216,216,216,216,216,215,215,214,214,213,213,212,211,210,209,208,207,205,204,203,201,199,198,196,194,192,190,188,186,184,182,179,177,175,172,170,167,164,161,159,156,153,150,147,143,140,137,134,130,127,123,120,116,113,109,105,102,98,94,90,86,83,79,75,71,67,63,59,54,50,46,42,38,34,29,25,21,17,13,8,4};脈沖寬度值通過正弦表格的形式存入程序中的數(shù)組中,在每個載波周期,輸入對應(yīng)數(shù)值。設(shè)計如下。將PCA模塊0的工作模式通過存放器定義為8位的PWM模式。16位計數(shù)/定時器CH、CL清0。PCA模式輸助存放器清0。PCA比擬/捕獲模塊存放CCAPMn定義為使能比擬模式,匹配中斷設(shè)為允許。將脈沖寬度值sin[n]裝入CCAPnH。開PCA模塊中斷及總中斷。啟動PCA計數(shù)。直到最大數(shù)值N,完成循環(huán)。經(jīng)過以上的步驟后,在對應(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,顯示出來的便為準(zhǔn)確的SPWM波形。存放器定義的實現(xiàn)程序如下。voidpwm_init(){CMOD=0X02;//該指令為選擇PCA計數(shù)器的工作頻率輸入源//CCON=0X00;/*標(biāo)志位清零*/CL=0X00;/*存放器低8位置零*/CH=0X00;/*存放器高8位置零*/CCAPM0=0X42;//設(shè)置第一路PWM口//CCAPM1=0X42;//設(shè)置第二路PWM口//CCAPM2=0X42;//設(shè)置第三路PWM口//CCAPM3=0X42;//設(shè)置第四路PWM口//CCAP0L=0X00;//清空第一路的比擬/捕捉存放器的低8位//CCAP0H=0X00;//清空第一路的比擬/捕捉存放器的高8位//CCAP1L=0X00;//清空第二路的比擬/捕捉存放器的低8位//CCAP1H=0X00;//清空第二路的比擬/捕捉存放器的高8位//CCAP2L=0X00;//清空第三路的比擬/捕捉存放器的低8位//CCAP2H=0X00;//清空第三路的比擬/捕捉存放器的高8位//CCAP3L=0X00;//清空第四路的比擬/捕捉存放器的低8位//CCAP3H=0X00;//清空第四路的比擬/捕捉存放器的高8位//CR=1;//使能PCA計數(shù)器//}4.3液晶驅(qū)動程序設(shè)計本設(shè)計采用的12832液晶屏的控制器為臺灣矽創(chuàng)公司生產(chǎn)的ST7920。具有較強(qiáng)的控制顯示功能。在程序編寫時,僅需根據(jù)指令集輸入對應(yīng)的指令便可實現(xiàn)對液晶屏顯示的控制。常用如下命令。(1)設(shè)定DDRAMDDRAM是指DisplayDataRAM,可以設(shè)置顯示地址計數(shù)器。第一行地址為80H到87H,第二行的地址為90H到97H。(2)設(shè)定CGRAM即輸入要顯示的字符的ASCII碼。(3)設(shè)定進(jìn)入點當(dāng)數(shù)據(jù)出現(xiàn)時,位地址增減用光標(biāo)的移動來觀察。(4)顯示狀態(tài)(5)讀取忙碌標(biāo)志讀取忙碌標(biāo)志位BF,可以查看上條指令是否完成。返回值包含了位地址計數(shù)器的數(shù)據(jù)。在每次發(fā)送指令前,都要判斷忙碌標(biāo)志位。在對液晶屏進(jìn)行顯示之前要根據(jù)這些常用指令對液晶進(jìn)行初始化操作。初始化的程序流程如圖4-8所示。圖4-8液晶初始化流程圖液晶屏intial程序如下。voidinit_lcd(void)//LCD的初始化程序{psb=0;//置為串行工作模式wr_lcd(comm,0x30);wr_lcd(comm,0x01);/*清屏命令*/delay(100);//延時wr_lcd(comm,0x06);/*設(shè)置光標(biāo)的移動方向為向右*/wr_lcd(comm,0x0c);}當(dāng)片選端CS=0時,同步時鐘線SCLK無效,數(shù)據(jù)無法輸入。當(dāng)片選端CS=1時,同步時鐘線SCLK有效。可以正常的輸入數(shù)據(jù)。CS從0跳變到1時,將要傳輸?shù)囊唤M串行數(shù)據(jù)計數(shù)重新定義第一位。12832液晶模塊的串行工作模式的時序如圖4-9所示。圖4-9LCD12832串行模式時序圖單片機(jī)向液晶模塊發(fā)送一個字節(jié)的數(shù)據(jù)時,一共需要24個有效的時鐘脈沖。首先傳輸5位全是1的同步位元字串,實現(xiàn)的功能是重置傳輸計數(shù)以及同步串行傳輸。后兩個位元為RW和RS。RW代表了數(shù)據(jù)的傳輸方向,即控制讀數(shù)據(jù)或?qū)憯?shù)據(jù)。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。第8位位元為固定的0。在前8位數(shù)據(jù)傳輸完成后,將傳輸一個字節(jié)的命令。一個有效的一字節(jié)命令分兩將傳輸,第一次傳輸命令的高4位,低4位置0,組成一個字節(jié)傳輸。第二次傳輸命令的低4位,低4位置0,組成一個字節(jié)傳輸。將這24位數(shù)據(jù)傳輸完成后,收發(fā)數(shù)據(jù)。再利用該時序圖設(shè)計如下程序。voidwr_lcd(uchardat_comm,ucharcontent)//液晶屏發(fā)送數(shù)據(jù)子程序{//兩個參變量,第一個定義了命令是數(shù)據(jù)還是指令,第二個為具體的內(nèi)容uchara,i,j;//定義臨時變量delay(50);//延時a=content;//賦值命令的內(nèi)容cs=1;//置CS為1sclk=0;//置SCLK為0sid=1;//置SID為1,前5個1為同步元字串for(i=0;i<5;i++)//發(fā)送5次時鐘{sclk=1;//將時鐘線置1sclk=0;//將時鐘線置0}//產(chǎn)生了一個下降沿,即為一個有效的時鐘脈沖sid=0;//置SID為0,即為寫指令sclk=1;//置SCLK為1sclk=0;//置SCLK為0,產(chǎn)生一個時鐘脈沖if(dat_comm)//判斷是指令還是數(shù)據(jù)sid=1;//如果1,那么為數(shù)據(jù),將sid置1elsesid=0;//如果0,那么為命令,將sid置0sclk=1;//置SCLK為1sclk=0;//置SCLK為0,產(chǎn)生一個時鐘脈沖sid=0;//傳輸?shù)牡?位為0sclk=1;//置SCLK為1sclk=0;//置SCLK為0,產(chǎn)生一個時鐘脈沖for(j=0;j<3;j++)//傳輸后兩個字節(jié),{for(i=0;i<4;i++)//將命令拆分{a=a<<1;//將數(shù)據(jù)移位sid=CY;//得到數(shù)據(jù)的溢出位,進(jìn)行傳輸sclk=1;//置SCLK為1sclk=0;//置SCLK為0,產(chǎn)生一個時鐘脈沖}sid=0;//將后兩個字節(jié)的低4位置0for(i=0;i<4;i++)//輸出低4位的0{sclk=1;//置SCLK為1sclk=0;//置SCLK為0,產(chǎn)生一個時鐘脈沖}}}第五章結(jié)束語本設(shè)計采用單片機(jī)STC12C5410AD控制的標(biāo)準(zhǔn)正弦波逆變電源。由于單片機(jī)的引入,使得輸出的波形形狀得到了保證。設(shè)計了液晶顯示模塊,可以顯示輸出的電壓、頻率等參數(shù)。得益于單片機(jī)自帶AD轉(zhuǎn)換器和四路PWM模塊,使得設(shè)計出的電路簡單、可靠。擁有全方位的保護(hù)功能,可以方便的使用。調(diào)試時,采用一個12V的蓄電池作為輸入,經(jīng)過示波器十倍衰減后觀察輸出的波形,正弦波很標(biāo)準(zhǔn)。負(fù)載分別測試了白熾燈、小功率洗衣機(jī)、電視機(jī)等電器。均正常使用。帶動感性負(fù)載時無方波逆變電源式“嗞嗞〞響。經(jīng)過測試,可帶動負(fù)載為300W左右。由于電器在啟動時產(chǎn)生的瞬間電流較大,調(diào)序的峰值輸出功率在800W左右。到達(dá)了良好的轉(zhuǎn)換效果。參考文獻(xiàn)[1]田闖,.直流電源屏電池單片機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)[J].西鐵科技,2001,(1).

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[12]李平等.單片機(jī)入門與開發(fā)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2023.致謝經(jīng)過半年多的努力,本設(shè)計終于順利的完成。在此,首先感謝我的導(dǎo)師對我的培養(yǎng)、悉心指導(dǎo)和關(guān)心。從選題到幫助解決實際遇到的問題,從做論文的經(jīng)驗到查找資料的方法,從硬件的設(shè)計到后期論文的審閱,導(dǎo)師都投入了很大的心血。同時,導(dǎo)師兢兢業(yè)業(yè)的精神也深深感染了我,教會了我人生的真諦,讓我少了些急躁、多了些踏實。感謝在大學(xué)里陪伴我成長的老師,教誨了我很多的知識。同時也要感謝所有給過我指導(dǎo)和交流的同學(xué)。經(jīng)過這次設(shè)計,對即將工作的我,有了很大的作用,讓我在以后的工作保持認(rèn)真的態(tài)度,增加了一定的設(shè)計經(jīng)驗。附錄一系統(tǒng)原理圖附錄二系統(tǒng)源程序#include"STC12C5410AD.H"#include"intrins.h"#include"sidlib.h"#include"math.h"#include"absacc.h"#defineAD_FEEDBACK 1#definex10x80#definex20x88#defineAD_BATTERY0 #defineAD_IOUT2#definey0x80#definemingling0#defineshuju1#defineNONE_PARITY0#defineODD_PARITY1#defineEVEN_PARITY2#defineMARK_PARITY3#defineSPACE_PARITY4#definePARITYBITEVEN_PARITYtypedefunsignedcharBYTE;typedefunsignedintWORD;unsignedintm,pwm_1,pwm_2;intk=0,i,j,pwm1,pwm2,t=0;unsignedcharcodepwm_tab[159]={0,4,8,13,17,21,25,29,34,38,42,46,50,54,59,63,67,71,75,79,83,86,90,94,98,102,105,109,113,116,120,123,127,130,134,137,140,143,147,150,153,156,159,161,164,167,170,172,175,177,179,182,184,186,188,190,192,194,196,198,199,201,203,204,205,207,208,209,210,211,212,213,213,214,214,215,215,216,216,216,216,216,216,215,215,214,214,213,213,212,211,210,209,208,207,205,204,203,201,199,198,196,194,192,190,188,186,184,182,179,177,175,172,170,167,164,161,159,156,153,150,147,143,140,137,134,130,127,123,120,116,113,109,105,102,98,94,90,86,83,79,75,71,67,63,59,54,50,46,42,38,34,29,25,21,17,13,8,4};bitbusy;charitc_result[3];intv_bat,v_out,i_out;unsignedchariv_s,ov_s,oi_s;sbitcs=P2^1;sbitsid=P2^2;//SIDsbitsclk=P2^3;//clkvoidlcd_write(ucharshuju_mingling,ucharcontent);voiddelay(uintus);voiddelay(unsignedinttx){unsignedintx=0y;for(x=0;x<tx;x++) for(y=0;y<1500;y++);}voidinit_spwm(){CCAPM1=0X42;//CCAPM2=0X42;//CMOD=0X02;//CCON=0X00;//CL=0X00;//CH=0X00;//CCAP1H=0X00;//CCAP2L=0X00;//CCAP2H=0X00;//CCAPM0=0X42;//CCAPM3=0X42;//CCAP0H=0X00;//CCAP0L=0X00;//CCAP1L=0X00;//CCAP3L=0X00;//CCAP3H=0X00;//CR=1;//}voidtime_init(){#if(PARITYBIT==NONE_PARITY) SCON=0x50;#elif(PARITYBIT==ODD_PARITY)||(PARITYBIT==EVEN_PARITY)||(PARITYBIT==MARK_PARITY) SCON=0xDA;#elif(PARITYBIT==SPACE_PARITY)SCON=0xD2;#endifTMOD=0X00;TMOD|=0x20;ET0=1;TH0=0XFE;TL0=0X09;/TR0=1; TH1=TL1=-(FOSC/12/32/BAUD);TR1=1;ES=1;}voidSendString(char*s){uchari,j;lcd_write(mingling,0x30);lcd_write(mingling,0x80);for(j=0;j<4;j++){for(i=0;i<16;i++)lcd_write(shuju,chn[j*16+i]);}}voidcon_disp(ucharshujua1,ucharshujua2,ucharx0,uchary0,ucharxl,ucharyl){uchari,j;for(j=0;j<yl;j++){for(i=0;i<xl;i++){lcd_write(mingling,0x34);lcd_write(mingling,y0+j);

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