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《單片機課程設(shè)計-pwm波信號發(fā)生器的研制》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、PWM信號發(fā)生器的研制前言脈沖寬度調(diào)制是現(xiàn)代控制技術(shù)常用的一種控制信息輸出，可以有效地利用數(shù)字技術(shù)控制模擬信號的技術(shù)。PWM(PulseWidthModulation)又稱脈沖寬度調(diào)制，屬于脈沖調(diào)制的一種，即脈沖幅度調(diào)制（PAM）、脈沖相位調(diào)制（PPM）、脈沖寬度調(diào)制（PWM）和脈沖編碼調(diào)制（PCM）。它們本來是應用于電子信息系統(tǒng)和通信領(lǐng)域的一種信號變換技術(shù)，但從六十年代中期以來后，隨著電力電子技術(shù)被引入到電力變換領(lǐng)域，PWM技術(shù)廣泛運用于各種工業(yè)電力傳動領(lǐng)域乃至家電產(chǎn)品中。目前，隨著微機技術(shù)日益廣泛深入工業(yè)控制領(lǐng)域，單片機控制的PWM技術(shù)迅速發(fā)展，其
2、突出特點是可以比較容易地選擇最佳的脈沖調(diào)制頻段，更重要的，由于與單片機的結(jié)合，整個系統(tǒng)可以集成為具有更完備的保護功能、故障診斷功能和顯示功能的高可靠的微型化的系統(tǒng)。因此，被競相開發(fā)，前景廣闊。在智能化產(chǎn)品開發(fā)中,許多常用的單片機沒有提供脈寬調(diào)制(PWM)電壓信號輸出功能,而在某些特定的場合需要得到PWM信號。PWM控制技術(shù)以其控制簡單、靈活和動態(tài)響應好的優(yōu)點而成為電力電子技術(shù)最廣泛應用的控制方式，也是人們研究的熱點。PWM控制技術(shù)一直是變頻技術(shù)的核心技術(shù)之一,由于PWM可以同時實現(xiàn)變頻變壓反抑制諧波的特點，在交流傳動及至其它能量變換系統(tǒng)中得到廣泛應用。
3、目前實現(xiàn)方法為采用全數(shù)字化方案，完成優(yōu)化的實時在線的PWM信號輸出。本文主要介紹了PWM信號發(fā)生器的概念、作用及定義，分析了系統(tǒng)的工作原理和軟硬件的設(shè)計。主要是以AT89C51單片機為核心控制單元，通過對外圍電路芯片的設(shè)計實現(xiàn)PWM輸出波形的頻率、電壓幅值、占空比的連續(xù)調(diào)節(jié)，達到產(chǎn)生PWM信號目的。??-25-PWM信號發(fā)生器的研制第一章系統(tǒng)組成與工作原理1.1系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容與要求一、設(shè)計內(nèi)容：PWM信號發(fā)生器的研制二、設(shè)計要求：（1）采用定時/計數(shù)器8253（2）PWM信號的工作頻率為500Hz(1000Hz)（3）占空比可變且顯示占空比1.2系統(tǒng)組成
4、如圖1.1所示為系統(tǒng)的設(shè)計結(jié)構(gòu)框圖。此系統(tǒng)由89C51單片機核心控制單元、HD7279控制的顯示與鍵盤掃描單元以及8253計數(shù)單元組成，其中還用到了74LS138譯碼器作為單片機的片選輸出來作為8253計數(shù)器的口地址控制單元，在完成89C51與8253連接的電路中還用到了74LS373地址鎖存器和一些邏輯門電路組成。顯示器單片機定時/計數(shù)器整形PWM圖1.1設(shè)計結(jié)構(gòu)框圖1.3工作原理PWM信號發(fā)生器是通過89C51單片機對顯示器模塊和定時/計數(shù)器模塊的控制，采用軟件編程的方法，通過改變給8253計數(shù)器的寫入值產(chǎn)生一系列幅值相等而寬度不等的脈沖，，再通過
5、一整形電路，產(chǎn)生規(guī)則的PWM脈沖波形，而改變8253的計數(shù)器初值是通過鍵盤操作實現(xiàn)的，同時數(shù)碼管顯示相應的占空比。-25-PWM信號發(fā)生器的研制第二章系統(tǒng)硬件設(shè)計2.1方案比較與確定方案一：直接采用51單片機TO/TI定時,通過軟件編程產(chǎn)生PWM脈沖。以89C51單片機為核心控制單元，采用計數(shù)法加軟件延時法，以及與按鍵相配合。當有按鍵按下后，通過鍵盤掃描將所按鍵值作為PWM信號的的占空比輸入，經(jīng)軟件程序處理后實現(xiàn)PWM信號的占空比可變，并在數(shù)碼管上顯示相應的占空比。方案二：選用可編程芯片8253的計數(shù)器0作為PWM信號發(fā)生器，8253的計數(shù)器0工作在可
6、重復觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)方式1下，它的輸出口OUT0產(chǎn)生寬度可調(diào)的PWM信號脈沖，該輸出脈沖寬度為：W=N/f；輸出的占空比為：P=W1×(f/N)；式中，W為輸出脈沖寬度，單位是秒；W1為一個周期內(nèi)高電平的脈沖寬度，P為占空比；f為計數(shù)器時鐘信號的頻率；N為單片機為其置入的計數(shù)值。PWM的頻率由GATE0上所加的信號頻率決定；在計數(shù)器0的GATE0端輸入一定頻率的方波，該頻率由計數(shù)器1的OUT1輸出產(chǎn)生，再由89C51的ALE鎖存信號給CLK1和CLK0同步的時鐘脈沖，最后改變計數(shù)器值N產(chǎn)生連續(xù)可調(diào)的PWM信號。如圖2.1所示。鍵盤PWM信號825389C51
7、HD7279數(shù)碼管圖2.1系統(tǒng)原理框圖分析：由于單片機本身內(nèi)部具有計數(shù)及定時功能，方案一與方案二相比方案一直接使用單片機內(nèi)部芯片功能產(chǎn)生PWM脈寬調(diào)制波形算法實現(xiàn)簡單，成本低廉。但是受單片機端口數(shù)量及單片機工作頻率（主要為晶振頻率）的限制，單片機無法實現(xiàn)多路控制；單片機搭建的電路抗干擾性較差，易受感性負載的影響，電路的穩(wěn)定性較低；單片機利用程序?qū)崿F(xiàn)PWM脈寬調(diào)制波形，程序執(zhí)行存在相對延遲現(xiàn)象，盡管單次延遲時間很小，但是延遲時間的累積會對較為復雜的控制產(chǎn)生難以估量的影響?？紤]到必須保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，所以本設(shè)計采用方案二實現(xiàn)。-25-PWM信號發(fā)生器的研制
8、2.2單元電路設(shè)計2.2.1振蕩電路單片機需要不斷地提供時鐘脈沖，這個時鐘脈沖就是由振蕩電路提
