单片机课程设计pwm波信号发生器的研制.pdf

"PWM波信号发生器的研制" 单片机课程设计PWM波信号发生器的研制是现代控制技术常用的控制信息输出，可以有效地利用数字技术控制模拟信号的技术。PWM（Pulse Width Modulation）又称脉冲宽度调制，属于脉冲调制的一种，即脉冲幅度调制（PAM）、脉冲相位调制（PPM）、脉冲宽度调制（PWM）和脉冲编码调制（PCM）。 PWM技术广泛应用于各种工业电力传动领域乃至家电产品中。目前，随着微机技术日益广泛深入工业控制领域，单片机控制的PWM技术迅速发展，其突出特点是可以比较容易地选择最佳的脉冲调制频段，更重要的，由于与单片机的结合，整个系统可以集成为具有更完备的保护功能、故障诊断功能和显示功能的高可靠的微型化的系统。 PWM控制技术以其控制简单、灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式，也是人们研究的热点。PWM控制技术一直是变频技术的核心技术之一，因为PWM可以同时实现变频变压反抑制谐波的特点，在交流传动及至其它能量变换系统中得到广泛应用。 实现PWM信号发生器的概念、作用及定义，分析了系统的工作原理和软硬件的设计。主要是以AT89C51单片机为核心控制单元，通过对外围电路芯片的设计实现PWM输出波形的频率、电压幅值、占空比的连续调节，达到产生PWM信号目的。 本文详细介绍了PWM信号发生器的设计内容和设计要求，包括采 用定时/计数器8253、PWM信号的工作频率为500Hz（1000Hz）、占空比可变且显示占空比等。 在系统设计中，采用了89C51单片机核心控制单元、HD7279控制的显示与键盘扫描单元以及8253计数单元组成，其中还用到了74LS138译码器作为单片机的片选输出来作为8253计数器的口地址控制单元，在完成89C51与8253连接的电路中还用到了74LS373地址锁存器和一些逻辑门电路组成。 系统原理框图分析：由于单片机本身内部具有计数及定时功能，方案一与方案二相比方案一直接使用单片机内部芯片功能产生PWM脉宽调制波形算法实现简单，成本低廉。但是受单片机端口数量及单片机工作频率（主要为晶振频率）的限制，单片机无法实现多路控制；单片机搭建的电路抗干扰性较差，易受感性负载的影响，电路的稳定性较低；单片机利用程序实现PWM脉宽调制波形，程序执行存在相对延迟现象，尽管单次延迟时间很小，但是延迟时间的累积会对较为复杂的控制产生难以估量的影响。考虑到必须保证系统的稳定性，所以本设计采用方案二实现，使用可编程芯片8253的计数器0作为PWM信号发生器，8253的计数器0工作在可重复触发单稳态方式下，它的输出口OUT0产生宽度可调的PWM信号脉冲，该输出脉冲宽度为：W=N/f；输出的占空比为：P=W1×(f/N)；式中，W为输出脉冲宽度，单位是秒；W1为一个周期内高电平的脉冲宽度，P为占空比；f为计数器时钟信号的频率；N为单片机为其置入的计数值。