PWM波实验报告正文(修改).doc

前 言 脉冲宽度调制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶 体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。随着电子技术的发展，出现了多种PWM技术，其中包括：相电压控制PWM、脉宽PWM法、随机PWM、SPWM法、线电压控制PWM等，而在镍氢电池智能充电器中采用的脉宽PWM法，它是把每一脉冲宽度均相等的脉冲列作为PWM波形，通过改变脉冲列的周期可以调频，改变脉冲的宽度或占空比可以调压，采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。可以通过调整PWM的周期、PWM的占空比而达到控制充电电流的目的。 是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换。让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时，也才能对数字信号产生影响对噪声抵抗能力的增强而且这也是在某些时候将PWM用于通信的主要原因。从模拟信号转向PWM可以极大地延长通信距离。在接收端，通过适当的RC或LC网络可以滤除调制高频方波并将信号还原为模拟形式。总之，PWM既经济、节约空间、抗噪性能强，是一种值得广大工程师在许多设计应用中使用的有效技术。PWM控制技术一直是变频技术的核心技术之一,由于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。PWM信号发生器的概念、作用及定义，分析了的工作原理设计。主要是以AT89C51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。??PWM信号的工作频率为500Hz(1000Hz) 占空比可变且显示占空比 1.2简单结构框图 如图1.1所示为系统的设计结构框图。此系统由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。 图1.1 设计结构框图 1.3工作原理 PWM波是由89C51单片机最小系统通过软件编程对显示器模块和定时/计数器模块的控制，同时通过改变给8253计数器的初值（初值通过键盘操作实现）可实现等幅但宽度可调的脉冲，再通过逻辑门整形电路（图1.2所示）而产生单片通过软件编程产生PWM脉冲选用可编程芯片8253的计数器0作为PWM信号发生器，8253的计数器0工作在可单稳态方式，它的输出口产生宽度可调PWM信号脉冲，该输出脉冲宽度为：W=N/f；输出的占空比为：=W1×(f/N)； 式中，W为输出脉冲宽度，单位是秒；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。PWM的频率由GATE0上所加的信号频率决定；在计数器0的GATE0端输入一定频率的方波，该频率改变计数器值N产生连续可调的PWM。 图2.1 系统原理框图 2.1.2 方案确定及原因 经过对比两方案，最终选择了方案二，其主要原因可归纳为以下两点： （1）、方案一中产生PWM脉宽调制波形的算法虽然实现简单，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； （2）、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，而且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； （3）、方案二中选用可编程芯片8253的计数器作为PWM信号发生器改变计数器值N产生连续可调的PWM.2.2 复位电路 图2.3 单片机复位电路图 由2.3所示电路图可知：本设计采用的是常用的的上电复位，复位过程很简单，在电源刚刚合上时，电流经过电阻对电解电容充电，这样在电阻上就形成了一个电压，对于单片机来说，这个电压就是复位电压。经过若干毫秒以后，电解电容器被充满电，这时电阻就没有电流流过，电阻两端也就没有电压，单片机的复位脚RET电压恢复为零，复位工作结束，单片机开始工作。在本次设计中选用的是10uF的电解电容，10K的电阻以及5V的外接电压。又由于单片机需要复位以后才能正常工作，复位的目的就是使单片机处于一个基准点，在这个基准点，程序将会从C51的MAIN主行数的第一条语句