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《電信0502班王錦鵬畢業(yè)答辯發(fā)言》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、多功能PWM信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)設(shè)計(jì)SystematicDesignofMulti-purposePWMSignalGenerator吉林化工學(xué)院信控學(xué)院電信0502班王錦鵬指導(dǎo)教師:劉剛吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文摘要本文論述了由MSP430F169單片機(jī)系統(tǒng)和PWM信號(hào)發(fā)生電路構(gòu)成的多功能PWM信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)設(shè)計(jì)。壓控振蕩電路產(chǎn)生的鋸齒波頻率可調(diào)；單片機(jī)發(fā)出的直流電平和基波頻率及基波波形可變。因此，可生成多種功能PWM信號(hào)，而且還可以擴(kuò)展產(chǎn)生三相SPWM信號(hào)。該信號(hào)發(fā)生器可作為全控型電力電子器件的控制信號(hào)發(fā)生器
2、應(yīng)用于電力變流技術(shù)中。對于DC-DC開關(guān)電源、AC-AC電子調(diào)壓器，發(fā)生器產(chǎn)生的PWM信號(hào)隨控制信號(hào)改變占空比；對于DC-AC逆變電源產(chǎn)生的PWM信號(hào)占空比按正弦基波變化規(guī)律改變，即SPWM。關(guān)鍵詞：PWM；MSP430F169；信號(hào)發(fā)生器；三相SPWM1、產(chǎn)生PWM信號(hào)的方案選擇經(jīng)過對題目的分析，完成設(shè)計(jì)主要在于PWM信號(hào)產(chǎn)生方案的選擇?？紤]選用以下方案來實(shí)現(xiàn)：方案一：調(diào)制法，利用模擬電子器件產(chǎn)生高頻三角波或鋸齒波與DC或AC比較產(chǎn)生PWM信號(hào)；方案二：利用單片機(jī)產(chǎn)生PWM信號(hào)；方案三：利用CPLD或F
3、PGA產(chǎn)生高頻PWM信號(hào)。方案論證：綜合以上三種方法的優(yōu)缺點(diǎn)和制作成本考慮，本次設(shè)計(jì)采用方案一調(diào)制法，利用模擬電子器件產(chǎn)生高頻三角波或鋸齒波與DC或AC比較產(chǎn)生PWM信號(hào)。2、PWM信號(hào)發(fā)生器的結(jié)構(gòu)框圖本系統(tǒng)設(shè)計(jì)以MSP430F169單片機(jī)為核心，在軟件編程中采用C430語言，采用硬件電路和軟件程序相結(jié)合的方法，產(chǎn)生PWM信號(hào)。本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)片內(nèi)的D/A轉(zhuǎn)換模塊與定時(shí)器結(jié)合產(chǎn)生基波，應(yīng)用定時(shí)器技術(shù)通過控制時(shí)鐘中斷來更改DAC輸出數(shù)據(jù)，單片機(jī)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊輸出端DAC1輸出直流電壓可控制PWM占空比，發(fā)送直
4、流給開關(guān)電源實(shí)現(xiàn)DC-DC轉(zhuǎn)換，DAC0輸出交變電壓可產(chǎn)生SPWM信號(hào)，給逆變電源，實(shí)現(xiàn)DC-AC轉(zhuǎn)換，且基波頻率和波形受單片機(jī)控制。本設(shè)計(jì)主要由MSP430F169單片機(jī)電路和PWM信號(hào)發(fā)生器電路兩個(gè)部分構(gòu)成，其中單片機(jī)是控制核心與時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、LCM顯示電路和頻率波形設(shè)定鍵輸入電路構(gòu)成單片機(jī)系統(tǒng)。以硬件電子元件構(gòu)成PWM信號(hào)發(fā)生電路通過兩者有機(jī)結(jié)合構(gòu)成多功能PWM信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)。3、PWM信號(hào)發(fā)生器電路多功能PWM信號(hào)發(fā)生器電路是由五個(gè)運(yùn)算放大器構(gòu)成，其中U1和U2兩個(gè)運(yùn)算放大器構(gòu)成電壓跟隨器，
5、由單片機(jī)的5腳輸出的正弦信號(hào)(Vo_sin)和由6腳輸出的直流信號(hào)(Vo_DC)輸出至PWM信號(hào)發(fā)生器電路，撥動(dòng)開關(guān)S_1接于1端，輸出PWM信號(hào)占空比由滑動(dòng)變阻器Rp_1手動(dòng)控制；接于2端，占空比由單片機(jī)輸出電壓Vo_DC控制；接于3端，占空比由單片機(jī)輸出電壓Vo_sin控制，產(chǎn)生SPWM信號(hào)。以上各信號(hào)可在Vo1點(diǎn)觀測。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)S1打到2時(shí)，輸出的直流信號(hào)(Vo_DC)經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)S1輸入到放大器U1的3腳正向輸入端;當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)S1打到3時(shí)，輸出的交流電壓Vo_sin經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)S1輸入到放大器U1的3
6、腳正向輸入端。其電路設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是輸入的阻抗大于100MΩ，不從信號(hào)源取電流，不影響可調(diào)電阻的分壓比。其中U3和U4兩個(gè)運(yùn)算放大器構(gòu)成壓控振蕩器，改變Rp_2分壓值可控制Vo2輸出鋸齒波頻率，改變Rp_3分壓值可控制Vo2輸出鋸齒波直流偏移量。壓控振蕩器輸出波形可在Vo2點(diǎn)觀測。其中的R1，C和U4構(gòu)成了反相積分電路，輸出的電壓隨時(shí)間反相增加，當(dāng)超過R3，R2和U3構(gòu)成的同相滯回比較器反相閾值電壓時(shí)，其U3的6腳Vo輸出負(fù)最大值，D1導(dǎo)通C放電，同時(shí)U4輸出的為正向階躍，當(dāng)超過R3，R2和U3構(gòu)成的同相滯回
7、比較器的正向閾值電壓時(shí)，U3輸出為正，D1截止，U4再次進(jìn)入積分過程。因此U3和U4兩個(gè)運(yùn)算放大器構(gòu)成壓控振蕩器的振蕩頻率受輸入直流正電壓的控制，我們在設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)Rp_2，來使輸出鋸齒波為20KHz。U5為高速比較器產(chǎn)生PWM信號(hào)。當(dāng)多路開關(guān)S_2接于1端時(shí)，PWM信號(hào)直接輸出。當(dāng)多路開關(guān)S_2接于2端時(shí)，Vo_4輸出的是PWM信號(hào)經(jīng)濾波后的信號(hào)。在進(jìn)行DC_AC逆變時(shí)，由于SPWM波占空比始終處于變化狀態(tài)觀測困難，用示波器觀測Vo_4波形不但可觀測到DC-AC逆變波形效果而且可觀測到鋸齒波頻率、偏移量對逆
8、變輸出波形的影響。4、MSP430F169單片機(jī)簡介MSP430F169是TI公司MSP430F系列單片機(jī)中功能較強(qiáng)的芯片。具有60K程序存儲(chǔ)區(qū)、2K的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)和多種外圍模塊。MSP430F169單片機(jī)為64引腳封裝，48個(gè)數(shù)字I/O，其中大部分引腳有復(fù)用功能。MSP430F169單片機(jī)具有片內(nèi)DAC（數(shù)模轉(zhuǎn)換）模塊，可以將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量。MSP430F169單片機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有16位精簡指令結(jié)構(gòu)125ns的指令周期存儲(chǔ)
