基于单片机SPWM波形产生器.docx

湖南工程学院

课程设计

课程名称单片机课程设计
课题名称基于单片机的SPWM波形产生器设计
专业电子科学与技术
班级1002班
指导教师李延平

2013年5月13日
湖南工程学院
课程设计任务书

课程名称单片机课程设计
课题基于单片机SPWM波形产生器

专业班级电子科学技术

指导老师李延平
审批

任务书下达日期2013年5月13日
任务完成日期2013年5月24日

设计内容与设计要求
设计内容：
(1)使用51系列设计一个简单SPWM波形产生器；
(2)在设计过程中，使用仿真软件Proteus等进行仿真调试；
(3)在单片机开发板上实现设计功能。

设计要求：
(1)能通过按键调整输出频率;
(2)SPWM的载波频率为2KHZ;

主要设计条件PC机
单片机开发板说明书格式封面
课程设计任务书
目录
系统总体方案设计
系统硬件设计
软件设计（包括流程图）
系统的安装调试说明
8、总结
9、参考文献
10、附录
11、课程设计成绩评分表。进度安排第一周星期一上午安排任务、讲课。
星期一下午---星期二下午查资料、设计
星期三开始软件设计仿真
第二周星期一至星期四
1、 调试验收
2、 写课程设计报告书
星期五答辩
地点：嵌入式微处理器及SOPC实验室参考文献[1]谢维成杨加国.单片机原理与应用及C51程序设计(第二版)[M].
北京:清华大学出版社，2009.7.
[2]谭浩强.C程序设计(第三版)[M].北京:清华大学出版社，2005.
[3]赵亮.单片机C语音编程与实例[M].北京:人民邮出版社，2009.
目录
一、绪论

二、SPWM的基本原理

三、单片机AT89C52的简介

四、设计思路与总体框图

五、系统设计分析

六、程序调试与仿真

七、实验结果分析与总结

八、心得体会

九、参考文献
十、参考程序

一、绪论
电力电子技术和微机控制技术的发展使得正弦波脉宽调制技术(SPWM)在电气传动、UPS电源等领域得到广泛的应用。随着集成电路技术的飞速发展，特别是单片机功能的日益强大和单片机技术的日益成熟，使得以前需要昂贵的专用SPWM芯片产生SPWM，现在用单片机产生SPWM已成为可能。而当今单片机的应用已经从单纯依赖于51系列单片机向其它多种单片展，尤其以嵌入式PIC单片机的发展应用更为广泛。
正弦脉宽调制(SPWM)技术已在交流调速、直流输电、变频电源等领域得到广泛应用，为了提高整个系统的控制效果，高性能SPWM脉冲形成技术一直是人们不断探索的课题。采用模拟电路和数字电路等硬件电路来产生SPWM波形是一种切实可行的方法，但是这种实现方法控制电路复杂、抗干扰能力差、实时调节较困难。近年来，人们提出了由单片机、DSP等微控制器来实现SPWM波形的数字控制方法，由于微控制器内部集成了很多控制电路，比如定时器、PWM电路、可编程计数器阵列等，所以使得这种实现SPWM的方法具有控制电路简单、运行速度快、控制精度高、抗干扰能力强等优点。本文介绍了一种利用C8O51单片机实现输出频率可变SPWM波形的方法。SPWM技术的基本原理是利用一个三角波载波和一个正弦波进行比较，得到一个宽度按正弦规律变化的脉冲序列，用它们来驱动逆变器开关管的开关转换。
在本课题里对目前产生SPWM的各种算法进行比较和研究。选择一种合适的算法面积等效法来实现正弦波脉宽调制，同时对当前最有前途的功率器件绝缘栅双极晶体管IGBT的性能，保护电路和驱动电路进行了探讨。在系统中采用面积等效算法，利用51单片机为控制核心产生SPWM波，经过保护、隔离、驱动电路后的SPWM波，控制单相全桥逆变电路产生一个频率和电压都可调的交流输出，经滤波电路后供给负载使用。
二、SPWM的基本原理
近年来，随着逆变电源在各行各业应用的日益广泛，采用正弦脉宽调制(SPWM)技术控制逆变电源提高整个系统的控制效果是人们不断探索的问题。对SPWM的控制有多种实现方法，其一是采用模拟电路、数字电路等硬件电路产生SPWM波形，该方法波形稳定准确，但电路复杂、体积庞大、不能进行自动调节；其二是借助单片机、DSP等微控制器来实现SPWM的数字控制方法，由于其内部集成了多个控制电路，如PWM电路、可编程计数器阵列(PCA)等，使得这种方法具有控制电路简单、运行速度快、抗干扰性强等优点。
1、常见SPWM信号产生方法
方案一：模拟调制器法。该方法由正弦调制波发生电路、三角载波发生电路和模拟电压比较器三部分组成。而这种控制电路要实现调频、调压都离不开CPU、EPROM、A／D、D／A转换器等。所以该电路复杂、器件分散性大、可靠性差。
方案二：专用芯片法。如英国Mulend公司的HEF4752和德国西门子公司的SLE4520等。该方法的优点是电路集成度高、