基于at89c51的全數(shù)字spwm發(fā)生器設(shè)計(jì)
劉小軍
（西北工業(yè)大學(xué)，西安710072）
摘要：主要介紹ir sa8382單相spwm發(fā)生器與at89 c51單片機(jī)的接口電路，控制字的設(shè)置及其應(yīng)用。該系統(tǒng)電路簡單可靠，全數(shù)字控制，僅改變控制字就可以實(shí)現(xiàn)spwm控制，并通過multisim 2001對硬件電路進(jìn)行了仿真。
關(guān)鍵詞：單片機(jī)；正弦脈寬調(diào)制( spwm)；電路仿真
中圈分類號：tp271+4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a 文章編號：1001-6848(2010)07-0102-04
0引 言
spwm正弦脈寬調(diào)制技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、交流逆變電源、ups電源等，spwm是電力電子技術(shù)中的一門重要的基礎(chǔ)技術(shù)，它直接影響到系統(tǒng)逆變輸出的電壓波形的控制精度、電源品質(zhì)等指標(biāo)。
本文給出了一種由at89 c51單片機(jī)與sa8382無縫連接來實(shí)現(xiàn)spwm控制的全數(shù)字方法，具有硬件電路簡單、控制精確、不占用cpu軟件資源等特點(diǎn)，給出了硬件連接圖和程控參數(shù)的配置和計(jì)算方法。
1 單相spwm發(fā)生器sa8382
sa8382是全數(shù)字單相spwm波生成集成電路，該芯片具有2個(gè)ttl電平的pwm輸出通道，用子控制h橋式電路上下橋臂的開關(guān)元件，可與大多數(shù)微處理器兼容，內(nèi)部有12 bit電源頻率寄存器和8 bit電源幅值寄存器可以同時(shí)調(diào)節(jié)頻率和幅值。外部有源時(shí)鐘采用12.5 mhz，電源頻率可以達(dá)到4 khz，載波頻率可以達(dá)到24 khz。內(nèi)部384×8rom對o度~90度波形進(jìn)行存儲(chǔ)，失真度小，精度高，最小脈寬和死區(qū)時(shí)間由控制字改寫。
2硬件設(shè)計(jì)
2.1控制電路設(shè)計(jì)
控制器采用at89c51單片機(jī)，配合sa8382使用，實(shí)現(xiàn)全數(shù)字spwm調(diào)頻調(diào)壓控制。sa8382數(shù)據(jù)／地址線與單片機(jī)低地址位po口直接相連，由p20高地址對其進(jìn)行片選，p34、p35分別控制sa83;82的復(fù)位和輸出關(guān)斷設(shè)置。其硬件電路圖的連接如圖1所示�？刂破鲿r(shí)鐘為有源時(shí)鐘，頻率為10 m hz．
顯示器采用4位led共陽極數(shù)碼管，第一位用于顯示頻率或電壓模式，后三位顯示頻率或電壓有效值。顯示方式為串行顯示，這樣的顯示方式硬件電路簡單，節(jié)約了單片機(jī)uo日。
鍵盤采用4x4的矩陣式鍵盤，可以實(shí)現(xiàn)16個(gè)鍵的控制，其中10個(gè)鍵為數(shù)字設(shè)定0~9，其余的為電壓設(shè)定、頻率設(shè)定、步進(jìn)增、步進(jìn)減、確定鍵和清零鍵。該鍵盤可以控制輸出電源頻率1 hz步進(jìn)，有效值1v步進(jìn)。
2.2功率驅(qū)動(dòng)與逆變電路
本系統(tǒng)采用全橋逆變器實(shí)現(xiàn)d c/ac變換，通過橋式電路的輸出為雙極性spwm波，再經(jīng)過濾波電路輸出穩(wěn)定的正弦波。橋式電路的開關(guān)管為ir530，續(xù)流二極管采用sbyv27快恢復(fù)二極管，通過控制上下橋臂的導(dǎo)通和關(guān)斷，在母線電路上將會(huì)產(chǎn)生雙極性的spwm波。
其硬件電路圖如圖2所示。為了保證e下橋臂不能直通，可以在sa8382中設(shè)置死區(qū)時(shí)間，另外驅(qū)動(dòng)器ir2130輸入端為低電平有效，故在sa8382的spwm輸出口可以加上反向器實(shí)現(xiàn)。
2.3調(diào)壓、調(diào)頻控制與實(shí)現(xiàn)
sa8382能與微處理器完全兼容，實(shí)現(xiàn)全數(shù)字調(diào)壓、調(diào)頻控制。以電壓o~30 v，頻率20 hz~ 400hz為例進(jìn)行說明，電壓可以1v步進(jìn)、頻率也可以實(shí)現(xiàn)1 hz步進(jìn)。
微處理器通過向其內(nèi)部的2×24 bit寄存器寫人數(shù)據(jù)予以實(shí)現(xiàn)，這兩個(gè)寄存器分別為初始化寄存器和控制寄存器。初始化寄存器中包含了載波頻率設(shè)置、電源頻率范圍設(shè)置、死區(qū)時(shí)間設(shè)置、最小導(dǎo)通時(shí)間和計(jì)數(shù)器復(fù)位設(shè)置；控制寄存器用于對電源頻率、電源幅值、過調(diào)制和輸出限制等參數(shù)。
由于sa8382數(shù)據(jù)／地址總線do~ d7為8位，則在裝入任一個(gè)24位寄存器的數(shù)據(jù)必須首先寫入3個(gè)8位虛擬寄存器ro、rl、r2，然后通過寫寄存器r4，完成數(shù)據(jù)由虛擬寄存器向初始化寄存器的傳遞；通過寫寄存器r3，完成數(shù)據(jù)由虛擬寄存器向控制寄存器的傳遞。向虛擬寄存器r3和r4中寫入何種數(shù)據(jù)并不重要，只要是寫指令即可。虛擬寄存器的地址和注釋如表1所示 |
