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1、專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目:PWM信號(hào)發(fā)生器的研制姓名:岑澈專(zhuān)業(yè):通信工程班級(jí)學(xué)號(hào):07042111指導(dǎo)教師:劉敏南昌航空大學(xué)信息工程學(xué)院20010年7月5日PWM信號(hào)發(fā)生器的研制專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)2009-2010學(xué)年第2學(xué)期 第16周-19周題目PWM信號(hào)發(fā)生器的研制內(nèi)容及要求1.設(shè)計(jì)要求:①采用定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253;②PWM信號(hào)的工作頻率為500Hz(1000Hz);③占空比可變且顯示占空比。2.電路組成框圖:顯示器單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器整形PWM進(jìn)度安排16周:查找資料,進(jìn)行系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)、軟件方案設(shè)計(jì);17周:硬件制作、軟
2、件的分模塊調(diào)試;18周:系統(tǒng)聯(lián)調(diào);19周:設(shè)計(jì)結(jié)果驗(yàn)收,報(bào)告初稿的撰寫(xiě)。學(xué)生姓名:岑澈指導(dǎo)時(shí)間:第16~19周指導(dǎo)地點(diǎn):E樓408室任務(wù)下達(dá)2010年6月13日任務(wù)完成2010年7月9日考核方式1.評(píng)閱√□2.答辯√□3.實(shí)際操作√□4.其它√□指導(dǎo)教師劉敏系(部)主任付崇芳1PWM信號(hào)發(fā)生器的研制第一章緒論P(yáng)WM(PulseWidthModulation)又稱(chēng)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(hào)的技術(shù)。所謂的PWM,實(shí)際上就是一種特定的脈沖輸出,這種脈沖是一種周期固定但
3、是占空比變化的脈沖,在這里占空比實(shí)際上就是脈沖的“占”和整個(gè)脈沖周期的比值,通常用一個(gè)百分?jǐn)?shù)表示,這種脈沖經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臑V波就能夠得到一個(gè)直流電壓,這個(gè)電壓隨著脈沖的占空比的變化而變化。如果這個(gè)脈沖的占空比為100%,那么輸出的直流電壓值為脈沖的幅值;如果這個(gè)脈沖的占空比為0%,那么輸出的直流電壓值也就為零。占空比介于這兩個(gè)數(shù)值中間時(shí),輸出的直流電壓值也介于這兩個(gè)數(shù)值。隨著各技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展,出現(xiàn)了多種PWM控制技術(shù),其中主要有:等脈寬PWM法、隨機(jī)PWM、SPWM法、梯形波與三角波比較法、線電壓控制PWM等。目前,運(yùn)動(dòng)控制系
4、統(tǒng)或電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)PWM的方法主要有傳統(tǒng)的數(shù)字電路方式、專(zhuān)用的PWM集成電路、單片機(jī)實(shí)現(xiàn)方式和可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)方式。本文介紹的PWM信號(hào)發(fā)生器基于MCS-51單片機(jī)的用軟件產(chǎn)生PWM信號(hào)的途徑,并介紹了一種獨(dú)特的通過(guò)采用計(jì)數(shù)法加軟件延時(shí)法實(shí)現(xiàn)PWM信號(hào)占空比調(diào)節(jié)的方法。實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出波形的占空比的連續(xù)調(diào)節(jié),并能對(duì)運(yùn)行信號(hào)的占空比進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。這個(gè)脈沖的頻率一般都在幾十千赫茲,有的甚至達(dá)到數(shù)百千赫茲,因此用來(lái)濾波的電路時(shí)間常數(shù)很小,反映速度也特別快,所以它可以直接用來(lái)控制各種電參數(shù);同時(shí)這也使得它的整流電路非常簡(jiǎn)單,幾
5、乎不占用什么成本,而輸出的波形卻十分靈活且相當(dāng)容易實(shí)現(xiàn),所以目前PWM被廣泛地應(yīng)用在DA轉(zhuǎn)換、變頻控制、交流輸出、電機(jī)控制等場(chǎng)合。1PWM信號(hào)發(fā)生器的研制3PWM信號(hào)發(fā)生器的研制2PWM信號(hào)發(fā)生器的研制第二章系統(tǒng)組成與工作原理2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求2.1.1設(shè)計(jì)內(nèi)容:PWM信號(hào)發(fā)生器的研制2.1.2設(shè)計(jì)要求:(1)采用定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253(2)PWM信號(hào)的工作頻率為500Hz(1000Hz)(3)占空比可變且顯示占空比2.2系統(tǒng)組成及工作原理2.2.1系統(tǒng)組成此系統(tǒng)由89C51單片機(jī)核心控制單元、HD7279控制的顯示
6、與鍵盤(pán)掃描單元以及8253計(jì)數(shù)單元組成,其中還用到了74LS138譯碼器作為單片機(jī)的片選輸出來(lái)作為8253計(jì)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(mén)電路組成。2.2.2系統(tǒng)的工作原理通過(guò)89C51單片機(jī)對(duì)各個(gè)單元模塊的控制,采用軟件編程的方法產(chǎn)生PWM脈沖,在程序代碼中,通過(guò)改變給8253計(jì)數(shù)器的寫(xiě)入值產(chǎn)生不用占空比的PWM信號(hào),此過(guò)程需用鍵盤(pán)操作,使得數(shù)碼管顯示相應(yīng)的占空比。2PWM信號(hào)發(fā)生器的研制3PWM信號(hào)發(fā)生器的研制第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1方案比較與
7、確定方案一:直接采用51單片機(jī)TO/TI定時(shí),通過(guò)軟件編程產(chǎn)生PWM脈沖。以89C51單片機(jī)為核心控制單元,采用計(jì)數(shù)法加軟件延時(shí)法,以及與按鍵相配合。當(dāng)有按鍵按下后,通過(guò)鍵盤(pán)掃描將所按鍵值作為PWM信號(hào)的的占空比輸入,經(jīng)軟件程序處理后實(shí)現(xiàn)PWM信號(hào)的占空比可變,并在數(shù)碼管上顯示相應(yīng)的占空比。方案二:選用可編程芯片8253的計(jì)數(shù)器0作為PWM信號(hào)發(fā)生器,8253的計(jì)數(shù)器0工作在可重復(fù)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(hào)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,
8、W為輸出脈沖寬度,單位是秒;W1為一個(gè)周期內(nèi)高電平的脈沖寬度,P為占空比;f為計(jì)數(shù)器時(shí)鐘信號(hào)的頻率;N為單片機(jī)為其置入的計(jì)數(shù)值。PWM的頻率由GATE0上所加的信號(hào)頻率決定;在計(jì)數(shù)器0的GATE0端輸入一定頻率的方波,該頻率由計(jì)數(shù)器1的OUT1輸出產(chǎn)生,再由89C51的ALE鎖存信號(hào)給CLK1和CLK0同步的時(shí)鐘脈沖