1、3 总体方案设计与选择方案一:根据题目要求,使用一片LM324四运放产生SPWM波,其总体方框图如图1所示。图 1 方案二:基于检测正弦波和三角波的波形参数的基础上,运用MSP430单片机输出SPWM波,其整体方框图如图2所示。 图 24 单元模块设计 4.1 使用LM324四运放设计SPWM波 4.1.1整体电路原理图图 3 4.1.2电源部分设计 该设计要求单电源供电,而LM324集成四运放的波形产生电路工作在双电源模式下,因此采用如图4所示的单电源转换为双电源电路。采用电容分压、电阻均压原理将12V电源转换为+6V和-6V双电源输出。图 4 4.1.3三角波发生器设计 该三角波形成模块电
2、路由方波产生电路和积分电路组成如图5所示。即将方波经过积分形成三角波。该电路采用LM324集成四运放来实现三角波形成电路。其参数计算公式如下 :周期:T=4频率:U1 输出电压:Uo= (4.3V为图中稳压管的稳压值) 图 5 4.1.4比例加法器设计 该电路采用LM324加法器应用模块电路设计如图6所示。其参数公式如下:输出电压: UO=1+图 6 4.1.5滤波器设计 该电路采用RC低通滤波器电路如图7,电路参数计算公式如下:滤波截止频率: f=;参数确定:R13=320,C4=1F。图 7 4.1.6比较器设计 该电路采用LM324电压比较应用模块电路设计(见图8)。其理论参数比较如下:
3、U混U U5=-U(sat)Ui=UR 转折点U混图 8 4.2 使用LaunchPad430单片机设计SPWM波4.2.1Msp430G2553的管脚示意图如图9图 94.2.2MSP430G2553控制理论LaunchPad430单片机的P1.6管脚接外部的GREEN LED和数字示波器,P1.0和P1.1是外部模拟信号输入引脚,初始化程序是此灯是点亮的,当外加模拟电量P1.0大于等于P1.1的时候进入循环,灯点亮,有方波输出,当不满足条件是输出低电平。占空比取决于正玄波的电平高于三角波的时间,时间越长占空比越小反之越大(通过调节三角波电压)。5 作品测试及分析5.1 测试仪器 数字示波器
4、(DS1302CA)、信号发生器(DG1022)、万用表(VC890C+)。 5.2 测试结果 5.2.1 U1U5的测量参数(如表1)峰峰值频率4.12v5.01kHzU2200mv500HzU312.0mv6.15kHzU4U522.2mv表 15.2.2 U1U5的波形图 U1输出波形(三角波)图10 U2输出波形(正弦波)图11 图 10 图 11U3输出波形(叠加波)图12 U4输出波形(500Hz以下)图13图 12 图13U5输出波形(SPWM波)图14图14 5.2.3 MSP430产生SPWM波如图6 结论 (1)本设计采用SPWM自然采样法,同时具有自然采样实现优点。 (2
5、)自然采样法输出的SPWM波形之间存在脉冲宽度误差,这是采样周期的主要误差源。改进方法运用数字化自然采样法来减小脉冲宽度的误差。 (3)用MSP430单片机可实现多路SPWM波产生,不仅能满足多电平变流器所需多逻辑SPWM的要求,而且能应用于大功率、高精度、低失真逆变器中。附录一:参考文献1. 刘振庭主编.模拟电子技术M.北京:机械工业出版社,2008.2.秦龙编著.MSP430单片机常用模块与综合系统实例精讲M.北京:电子工业出版社,2007.7.3.(日)稻叶保著;关静,胡圣尧译.模拟技术应用技巧101例M.北京:科学出版社,2006.4.毛惠丰、陈增禄、任记达等SPWM数字化自然采样法的
6、理论及脉冲误差分析J.中国电机工程学报,2006.5附录二:MSP430的控制程序程序(一)#includevoid main( void ) WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; /关看门狗 /CACTL1 = CAON +CARSEL +CAREF_1; CACTL1 = CAON; /打开比较器 /CACTL2 = P2CA0; CACTL2 = P2CA1 + P2CA0 ; /选择CA0,CA1管脚输入 P1DIR = 0X00; P1SEL |= BIT0 +BIT1; /选择P1.0 P1DIR |= BIT6; P1OUT |= BIT6; while(1) if(CACTL2|0XFE)=0XFF) P1OUT &=BIT6; CACTL1 &=0XFE; else程序(二)#include 0; i-); /P1OUT |= BIT6;
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