SPWM脉冲发生器-方波变正弦波

摘要

本系统是一个SPWＭ脉冲发生器。整个系统是以单片机AT89c51为核心，通过编程产生低频波信号，再通过LM358放大电路和滤波电路将波形信号进行处理，最后由示波器显示波形，而波形频率可以通过按键来改变，并且将波形的模式和修改的频率通过LCD12864显示，以便了解当前波形模式和所修改后的频率。经试验测试，系统满足设计的基本要求，而且系统的电路结构简单，优越性强。

关键字：SPWＭ脉冲发生器单片机AT89c51波形信号LM358放大电路滤波电路

Abstract

This system is a SPWM pulse generator. The whole system is chip-computer AT89c51, through the programming produce low-frequency waveform signal, again through the amplifier circuit LM358 and filter circuit will waveform signal processing, the last oscilloscope display, but by the frequency changes through the button to revise the present wave frequency, and between the mode and modification of the wave frequency through the LCD12864 shows, in order to understand the revised model and frequency waveforms. After the test, this system meet the design requirement, system structure is simple, the circuit strong superiority.

Key word: SPWM pulse generator single-chip microcomputer AT89c51 waveform signal LM358 amplifier circuit filter circuit

目录

摘要 (1)

一、系统设计 (1)

1.1方案的比较与选择 (1)

1.1.1芯片的选择 (1)

1.1.2信号处理的选择 (1)

1.1.3按键模块的选择 (1)

1.1.4显示模块的选择 (1)

1.1.5信号的放大和滤波电路的选择 (2)

1.2系统框图 (2)

二、单元硬件电路设计 (3)

2.1控制电路部分 (3)

2.1.1 时钟电路 (3)

2.1.2 复位电路 (4)

2.2 按键模块 (4)

2.3显示模块 (4)

2.4放大、滤波电路 (5)

三、算法和软件设计 (5)

3.1理论分析和计算 (6)

3.2软件流程 (7)

四、系统测试 (8)

4.1频率测试 (8)

4.2误差分析 (8)

五、总结 (8)

参考文献 (9)

附录 (9)

附录一 (9)

附录二 (10)

一、系统设计

1.1方案的比较与选择

1.1.1芯片的选择

本系统采用的控制芯片是单片机A T89C51，A T89C51是一种4K字节FLASH存储器的低电压、高性能的CMOS8位微处理器，有优异的性价比，集成度高，控制功能强。该芯片可以通过编程来产生稳定的脉冲信号，并且所需的外部电路比较简单，AT89C51编程、调试容易，实用简单。所以我们选择单片机A T89C51作为本系统的控制芯片。

1.1.2信号处理的选择

方案一：利用数模转换器DAC0832作为输出信号的转换，该芯片由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换器和转换控制电路组成。DAC0832将由单片机输出的数字信号通过转换后，由示波器将波形显示。

方案二：由运放和滤波电路共同将输出信号进行处理。滤波电路将单片机输出的波形信号在大于50HZ的其它波形全部过滤，最后只剩下所需的波形信号，再由运放电路将进行放大之后，，通过示波器显示。

DAC0832在硬件连接上比较麻烦，且需要的I/O口多。运放和滤波电路简单、清晰，且所需的I/O口少，如有问题，便于检测，调整。所以选择方案二。

1.1.3按键模块的选择

方案一：用矩阵键盘作为波形频率的调节。矩阵键盘主要是用于减少Ｉ／Ｏ口的使用，而且按键数量较多得时候使用简单，但比直接法的按键电路要复杂。

方案二：用四个独立的按键来调节波形频率，并不会使用多的Ｉ／Ｏ口，电路简单，相对于矩阵键盘也很简单。

基于以上我们选择方案二。

1.1.4显示模块的选择

方案一：用LCD12864作为波形频率显示，通过液晶显示器可以同时显示出波形的频率和模式，而且用LCD12864显示也比较清楚，容易辨别。

方案二：用数码管作为波形频率显示，只能显示数字和少数的字母，用数码管只能显示出波形的频率，而波形的模式和其他的一些信息不能显示，输出的信息比较少。

数码管显示的范围比较狭窄，显示的信息少，且显示不清晰。LCD12864虽然价格比

较贵，但是LCD12864显示较清晰，容易辨别，人机界面好。基于以上的特性，我们选择方案一。

1.1.5信号的放大和滤波电路的选择

放大电路的芯片采用的是LM358，LM358是一个具有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，并且是用于所有单电源供电的运算放大器电路。滤波则是ＲＣ组成的低通滤波电路，这样可以过滤出大于频率50ＨＺ的波形，保留正弦波波形，这样就不会被其他频率的波形所干扰，这样波形输出更加清晰。

1.2系统框图

以单片机AT89c51为核心，产生正弦波信号，通过放大电路和滤波电路后，由示波器显示波形，按键修改波形的频率，通过LCD显示可查看频率修改的大小和范围。如图a-1所示。

图a-1系统框图