单片机产生SPWM课程设计报告.doc

【单片机产生SPWM波形发生器】 本次课程设计主要围绕着使用89C52单片机设计一个能够生成SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation，正弦脉宽调制）波形的系统。SPWM技术常用于逆变器、开关电源等电力电子设备中，它通过调整脉冲宽度，使得输出电压的平均值近似等于正弦波，同时减少谐波含量。 1. **设计目标和要求** - 目的：设计并实现一套基于单片机的单相SPWM触发脉冲电路，学习掌握SPWM算法及其硬件实现。 - 要求： - 使用双极性调制算法生成7脉冲SPWM触发脉冲。 - 完成硬件电路扩展、软件编程和调试。 - 实现2ms的死区时间设计，以避免开关器件的直通现象。 - 输出的低次谐波含量较低。 2. **设计方案** - 系统核心是89C52单片机，通过查表法利用定时器产生SPWM波形。设计中，单片机控制模块与滤波和稳压模块共同作用，确保输出稳定且高质量的SPWM波。 3. **理论分析和计算** - **查表生成SPWM波** SPWM波的生成是通过将频率较高的三角波调制正弦波实现的。高载波比（三角波频率与基波频率之比）可以提高输出波形的线性度，便于滤波器去除谐波。查表法是在计算得到脉冲序列的占空比后，利用单片机内的数组存储这些数据，通过编写程序控制输出口的高低电平时间，从而产生SPWM波。 - **MATLAB计算SPWM脉冲序列占空比** MATLAB被用来计算SPWM脉冲序列的占空比。通过MATLAB的强大计算能力，可以方便地找到正弦波与三角波的交点，确定脉冲的宽度。具体程序中，基波数据L2是4倍正弦波除以5，载波数据L1是锯齿波。通过比较两个波形的差值，找出交点，计算出对应的脉冲宽度。 4. **双极性PWM转换电路** SPWM波形生成过程中，需要用到双极性PWM转换电路。这个电路可以生成具有正负极性的SPWM信号，适合于全桥逆变器等应用。 5. **硬件实现** - 使用89C52单片机作为控制器，结合定时器和查表法，通过编程实现SPWM波形的生成。 - 为了降低低次谐波，需要设计适当的滤波和稳压电路，以改善输出波形的质量。 6. **软件设计** - 在C语言编程中，创建数组存储脉冲序列的占空比，编写控制程序根据查表结果调整输出口状态，形成SPWM波形。 - 为了防止开关器件同时导通，需在软件中设定死区时间，即在一段短暂时间内，一对开关器件均处于截止状态。 通过以上步骤，本次课程设计实现了基于89C52单片机的SPWM波形发生器，不仅加深了对SPWM算法的理解，还锻炼了硬件设计和软件编程的综合能力。