单片机SPWM脉冲宽度调制技术逆变电源设计+电路图+源程序 第6页

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A/D转换原理有好多种，此处就以学习板上采用的ADC0809来说明。0809是一款8通道复用的8位AD转换器，数据获取的关键部分是它的8位模/数转换器。这个部分主要是由3部分组成：256R的阶梯网络，连续逼近的电阻，和比较器。
 连续逼近电阻（SAR）通过8次迭代去大约逼近输入电压，只要输出是几位，那么就需要几次迭代。SAR通过8组开关组和比较器完成获取输入电压对应参考电压的数字信号。下图展示了一个3位转换器的典型例子，0809只是把这个位数延伸到8位而已。
虽然ADC0809有8个输入通道，但是原理图中只使用了IN-0通道，通道的选择是有管脚ADD-A，ADD-B，ADD-C的值来决定的。所以如果由CPU控制这3个输入就可以任意切换模拟信号输入通道，从而达到8通道复用的目的。学习板上把这三个管脚都接地，即都为0，对应输入通道是IN-0通道。具体的对应关系请参考芯片手册。
因为数据获取是相对于参考电压而来的，此处参考电压的值分别是REF(+)=VCC，REF(-)=GND。所以输入的模拟信号不应该超出这个参考电压范围，否则就会超出量程。学习板上的IN-0通道输入是由一个三端电位器的中心端输入的，因此最大最小输入信号都在VCC～GND之间，不会超出量程。
首先，由高位地址线A12~A15通过138组成译码电路产生ADC0809的片选信号CS_0809。要启动ADC0809必须首先启动ADC0809的ALE端和START端，这两个信号有CS_0809和CPU来的WR信号控制，因此要启动AD必须首先向使能CS_0809信号的对应译码地址写任意一个数值，以能给ALE和START端产生启动脉冲。这个对应的译码地址从74HC138的电路可以看出是0xF000H，事实上只要高4位地址全为1就可以。当在ADC0809的ALE和START端产生了启动脉冲后，ADC0809就进入转换工作，EOC端输出低电平，当转换完成后，EOC端会有一个上升沿，变成高电平。学习板中把EOC端输出通过一个74HC00与非门接到INT_0809信号上，这个信号通过跳线连接到CPU的INT1中断上，因此，当A/D转换结束后会在CPU的INT1端产生一个下降沿中断，从而程序进入中断服务程序，开始读取数据。读数据信号要使能ADC0809的ENABLE信号，这个信号就有RD信号和CS_0809来组成，所以要读取数值，必须向ADC0809对应的译码地址发一个读命令就能获取数据线上的数据了。
ADC0809的采样时钟信号CLOCK是由CPU端的ALE端通过2个D触发器4分频而产生的。ALE的输出时钟频率是优分之一的CPU晶振频率。

2.5.3 ADC0809的特性简介
A/D转换器采用集成电路ADC0809完成，ADC0809是8位MOS型A/D转换器。
1).主要特性
① 8路8位A／D转换器，即分辨率8位;
② 具有转换起停控制端;
③ 转换时间为100μs;
④ 单个＋5V电源供电 ;
⑤ 模拟输入电压范围0～＋5V，不需零点和满刻度校准;  ⑥ 工作温度范围为-40～＋85摄氏度；
⑦ 低功耗，约15mW。
 2).内部结构
　　 ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A／D转换器，内部结构如图所示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型D／A转换器、逐次逼近寄存器、三态输出锁存器等其它一些电路组成。因此，ADC0809可处理8路模拟量输入，且有三态输出能力，既可与各种微处理器相连，也可单独工作。输入输出与TTL兼容。 
 
3).外部特性（引脚功能）
　　ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图3-5 所示。下面说明各引脚功能。             　
IN0～IN7：8路模拟量输入端。
2-1～2-8：8位数字量输出端。
ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路。
原文请找腾讯752018766,优-文^论,文.网http://www.youerw.com 输入，高电平有效。
EOC： A／D转换结束信号，输出，当A／D转换结束时，此端输出一个高电平               
（转换期间一直为低电平）。
OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A／D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。
CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。
REF（+）、REF（-）：基准电压。
Vcc：电源，单一＋5V。
GND：地。
2.6  SPWM波形电路
2.6.1 选用SA828的原因
    由于逆变开关管的开关时间要由载波与调制波的交点来决定。在调制波的频率、幅值和载波的频率这3项参数中．不论哪一项发生变化时，都使得载波与调制波的交点发生变化。因此，在每一次调整时，都要重新计算交点的坐标。显然，单片机的计算能力和速度不足以胜任这项任务。过去通常的作法是：对计算作一些简化，并事先计算出交点坐标．将其制成表格，使用时进行查表调用。但即使这样，单片机的负担也很重。
为了减轻单片机的负担，一些厂商推出了专用于生成三相或单相SPWM波控制信号的大规模集成电路芯片，如HEF4752、SLE4520、SA828、SA838等等。采用这样的集成电路芯片，可以大大地减轻单片机的负担，使单片机可以空出大量的机时用于检测和监控。这里详细介绍SA828三相SPWM波控制芯片的主要特点、原理和编程。
2.6.2 SA828的主要特点
⑴.适用于英特尔和摩托罗拉两种总线格式,接口通用性好, 编程，操作简单,方便,快捷。
⑵.应用常用的对称的双边采样法产生PWM波形, 波形产生数字化,无时漂,无温漂稳定性好。
⑶.在外接时钟频率为12.5MHZ时载波频率可高达24KHZ,可实现静音运行。
最小脉宽和死区时间通过软件设置完成,既节约了硬件成本,又使修改灵活方便。
调制频率范围宽,精度高(12位),输出正弦波频率可达4KHZ,可实现高频率高精度控制及光滑的变频.。
⑷.在电路不变的情况下, 通过修改控制暂存器参数,就可改变逆变器性能指标,驱动不同负载或工作于不同工况。
⑸.可通过改变输出SPWM脉冲的相序实现电机的正反转。
⑹.独立封锁端可瞬时封锁输出PWM脉冲亦使微处理器防止突然事件的发生。
2.6.3 SA828工作原理
    SA828是MITEL公司推出的一种专用于三相SPWM信号发生和控制的集成芯片。它既可以单独使用，也可以与大多数型号的单片机接口。该芯片的主要特点为：全数字控制；兼容Intel系列和MOTOROLA系列单片机；输出调制波频率范围0—4kHz;12位调速分辨率；载波频率最高可达24kHz；内部ROM固化波形：可选最小脉宽和延迟时间(死区)；可单独调整各相输出以适应不平衡负载。
SA828采用28脚的DIP和SOIC封装。其引脚如图3-8所示。各引脚的功能如下：
   (1)输入类引脚说明
   AD0——AD7：地址或数据输入通道。
  SET TRIP：通过该引脚，可以快速关断全部SPWM信号输出,高电平有效。
   RST：硬件复位引脚，低电平有效。复位后,寄存器的 WTE和RST各位为0。
  CLK：时钟输入端，SA828既可以单独外接时钟，也可以与单片机共用时钟。                                      
 CS：片选引脚。
 ALE：用于“ ／ ”模式，分别接收写、读、地址锁存指令。INTEL模式下ALE的下降沿传送地址， 的上升沿给SA828写数据。 在此模式下不用。
  R／ W、AS、DS：用于“R／ W”模式，分别接收读／写、地址、数据指令。MOTOROLA模式下，AS的下降沿传送地址，当R／ W为低电平时，DS的下降沿给SA828写数据（ 接底电平）
  (2)输出类引脚说明                                     
RPHB、YPHB、BPHB：这些引脚通过驱动电路控制逆变桥的R、Y、B相的下臂开关管。
 RPHT、YPHT、BPHT：这些引脚通过驱动电路控制逆变桥的R、Y、B相的上臂开关管。
 它们都是标准TTL输出．每个输出都有12mA的驱动能力，可直接驱动光偶。
 TRIP：该引脚输出—个封锁状态。当SETTRIP有效时， 为低电平、表示输出已被封锁。它也有12mA的驱动能力，可直接驱动一个LED指示灯。
 ZPPR、ZPPY、ZPPB：这些引脚输出调制波频率。
 WSS：该引脚输出采样波形。
2.6.4 SA828的内部结构及工作原理
SA828内部结构如图所示。来自单片机的数据通过总线控制和译码进入初始化寄存器或控制寄存器，它们对相控逻辑电路进行控制。外部时钟输入经分频器分成设定的频率，并生成三角形载波，三角载被与片内ROM中的调制波形进行比较，自动生成SPWM输出脉冲。通过脉冲删除电路，删去比较窄的脉冲(如图3-10所示)，因为这样的脉冲不起任何作用，只会增加开关管的损耗。通过脉冲延迟电路生成死区，保证任何桥臂上的两个开关管不会在状态转换期间短路。

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