基于at89c51的全数字spwm发生器设计
刘小军
（西北工业大学，西安710072）
摘要：主要介绍ir sa8382单相spwm发生器与at89 c51单片机的接口电路，控制字的设置及其应用。该系统电路简单可靠，全数字控制，仅改变控制字就可以实现spwm控制，并通过multisim 2001对硬件电路进行了仿真。
关键词：单片机；正弦脉宽调制( spwm)；电路仿真
中圈分类号：tp271+4 文献标志码：a 文章编号：1001-6848(2010)07-0102-04
0引 言
spwm正弦脉宽调制技术已经广泛的应用于交流电机调速系统、交流逆变电源、ups电源等，spwm是电力电子技术中的一门重要的基础技术，它直接影响到系统逆变输出的电压波形的控制精度、电源品质等指标。
本文给出了一种由at89 c51单片机与sa8382无缝连接来实现spwm控制的全数字方法，具有硬件电路简单、控制精确、不占用cpu软件资源等特点，给出了硬件连接图和程控参数的配置和计算方法。
1 单相spwm发生器sa8382
sa8382是全数字单相spwm波生成集成电路，该芯片具有2个ttl电平的pwm输出通道，用子控制h桥式电路上下桥臂的开关元件，可与大多数微处理器兼容，内部有12 bit电源频率寄存器和8 bit电源幅值寄存器可以同时调节频率和幅值。外部有源时钟采用12.5 mhz，电源频率可以达到4 khz，载波频率可以达到24 khz。内部384×8rom对o度~90度波形进行存储，失真度小，精度高，最小脉宽和死区时间由控制字改写。
2硬件设计
2.1控制电路设计
控制器采用at89c51单片机，配合sa8382使用，实现全数字spwm调频调压控制。sa8382数据／地址线与单片机低地址位po口直接相连，由p20高地址对其进行片选，p34、p35分别控制sa83;82的复位和输出关断设置。其硬件电路图的连接如图1所示。控制器时钟为有源时钟，频率为10 m hz．
显示器采用4位led共阳极数码管，第一位用于显示频率或电压模式，后三位显示频率或电压有效值。显示方式为串行显示，这样的显示方式硬件电路简单，节约了单片机uo日。
键盘采用4x4的矩阵式键盘，可以实现16个键的控制，其中10个键为数字设定0~9，其余的为电压设定、频率设定、步进增、步进减、确定键和清零键。该键盘可以控制输出电源频率1 hz步进，有效值1v步进。
2.2功率驱动与逆变电路
本系统采用全桥逆变器实现d c/ac变换，通过桥式电路的输出为双极性spwm波，再经过滤波电路输出稳定的正弦波。桥式电路的开关管为ir530，续流二极管采用sbyv27快恢复二极管，通过控制上下桥臂的导通和关断，在母线电路上将会产生双极性的spwm波。
其硬件电路图如图2所示。为了保证e下桥臂不能直通，可以在sa8382中设置死区时间，另外驱动器ir2130输入端为低电平有效，故在sa8382的spwm输出口可以加上反向器实现。
2.3调压、调频控制与实现
sa8382能与微处理器完全兼容，实现全数字调压、调频控制。以电压o~30 v，频率20 hz~ 400hz为例进行说明，电压可以1v步进、频率也可以实现1 hz步进。
微处理器通过向其内部的2×24 bit寄存器写人数据予以实现，这两个寄存器分别为初始化寄存器和控制寄存器。初始化寄存器中包含了载波频率设置、电源频率范围设置、死区时间设置、最小导通时间和计数器复位设置；控制寄存器用于对电源频率、电源幅值、过调制和输出限制等参数。
由于sa8382数据／地址总线do~ d7为8位，则在装入任一个24位寄存器的数据必须首先写入3个8位虚拟寄存器ro、rl、r2，然后通过写寄存器r4，完成数据由虚拟寄存器向初始化寄存器的传递；通过写寄存器r3，完成数据由虚拟寄存器向控制寄存器的传递。向虚拟寄存器r3和r4中写入何种数据并不重要，只要是写指令即可。虚拟寄存器的地址和注释如表1所示 |
