基于at89c51的全數字spwm發生器設計
劉小軍
（西北工業大學，西安710072）
摘要：主要介紹ir sa8382單相spwm發生器與at89 c51單片機的接口電路，控制字的設置及其應用。該系統電路簡單可靠，全數字控制，僅改變控制字就可以實現spwm控制，并通過multisim 2001對硬件電路進行了仿真。
關鍵詞：單片機；正弦脈寬調制( spwm)；電路仿真
中圈分類號：tp271+4 文獻標志碼：a 文章編號：1001-6848(2010)07-0102-04
0引 言
spwm正弦脈寬調制技術已經廣泛的應用于交流電機調速系統、交流逆變電源、ups電源等，spwm是電力電子技術中的一門重要的基礎技術，它直接影響到系統逆變輸出的電壓波形的控制精度、電源品質等指標。
本文給出了一種由at89 c51單片機與sa8382無縫連接來實現spwm控制的全數字方法，具有硬件電路簡單、控制精確、不占用cpu軟件資源等特點，給出了硬件連接圖和程控參數的配置和計算方法。
1 單相spwm發生器sa8382
sa8382是全數字單相spwm波生成集成電路，該芯片具有2個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元件，可與大多數微處理器兼容，內部有12 bit電源頻率寄存器和8 bit電源幅值寄存器可以同時調節頻率和幅值。外部有源時鐘采用12.5 mhz，電源頻率可以達到4 khz，載波頻率可以達到24 khz。內部384×8rom對o度~90度波形進行存儲，失真度小，精度高，最小脈寬和死區時間由控制字改寫。
2硬件設計
2.1控制電路設計
控制器采用at89c51單片機，配合sa8382使用，實現全數字spwm調頻調壓控制。sa8382數據／地址線與單片機低地址位po口直接相連，由p20高地址對其進行片選，p34、p35分別控制sa83;82的復位和輸出關斷設置。其硬件電路圖的連接如圖1所示。控制器時鐘為有源時鐘，頻率為10 m hz．
顯示器采用4位led共陽極數碼管，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，節約了單片機uo日。
鍵盤采用4x4的矩陣式鍵盤，可以實現16個鍵的控制，其中10個鍵為數字設定0~9，其余的為電壓設定、頻率設定、步進增、步進減、確定鍵和清零鍵。該鍵盤可以控制輸出電源頻率1 hz步進，有效值1v步進。
2.2功率驅動與逆變電路
本系統采用全橋逆變器實現d c/ac變換，通過橋式電路的輸出為雙極性spwm波，再經過濾波電路輸出穩定的正弦波。橋式電路的開關管為ir530，續流二極管采用sbyv27快恢復二極管，通過控制上下橋臂的導通和關斷，在母線電路上將會產生雙極性的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中設置死區時間，另外驅動器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現。
2.3調壓、調頻控制與實現
sa8382能與微處理器完全兼容，實現全數字調壓、調頻控制。以電壓o~30 v，頻率20 hz~ 400hz為例進行說明，電壓可以1v步進、頻率也可以實現1 hz步進。
微處理器通過向其內部的2×24 bit寄存器寫人數據予以實現，這兩個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置、電源頻率范圍設置、死區時間設置、最小導通時間和計數器復位設置；控制寄存器用于對電源頻率、電源幅值、過調制和輸出限制等參數。
由于sa8382數據／地址總線do~ d7為8位，則在裝入任一個24位寄存器的數據必須首先寫入3個8位虛擬寄存器ro、rl、r2，然后通過寫寄存器r4，完成數據由虛擬寄存器向初始化寄存器的傳遞；通過寫寄存器r3，完成數據由虛擬寄存器向控制寄存器的傳遞。向虛擬寄存器r3和r4中寫入何種數據并不重要，只要是寫指令即可。虛擬寄存器的地址和注釋如表1所示 |
