原理框图和波形图。图脉冲宽度调制系统原理框图和波形图该系统有个比较器和个周期为锯齿波发生器组成。语音信号如果大于锯齿波信号，比较器输出正常数，否则输出。因此，从图中可以看出，比较器输出列下降沿调制脉冲宽度调制波。般情况下，调节脉冲宽度信号脉宽有两种方法，种方法是采用模拟电路中调制方法，另种是脉冲计数法。对于般电机控制，由于滤波频率较低滤波精度要求高和滤波电路参数不易调整地原因，采用第种方法在控制电压变化时滤波实现存在较大困难。因此，本例主要介绍单片机控制实现脉冲计数法。系统结构本系统结构框图如所示。控制器需要完成输入输出交互，数据处理和信号生成法其实就是用软件来实现调制方法，其有两种基本算法，即自然采样法和规则采样法。随着电力电子技术，微电子技术和自动控制技术发展以及各种新理论方法，如现代控制理论，非线性系统控制思想应用，控制技术获得了空前发展到目前为止，已出现了多种控制技术。脉宽调制基本原理控制方式就是对逆变电路开关器件通断进行控制，使输出端得到系列幅值相等脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要波形。也就是在输出波形半个周期中产生多个脉冲，使各脉冲等值电压为正弦波形，所获得输出平滑且低次谐波少。按定规则对各脉冲宽度进行调制，即可改变逆变电路输出电压大小，也可改变输出频率。在采样控制理论中有个重要结论，即冲量相等而形状不同窄脉冲加在具有惯性环节上，其效果基本相同。冲量既指窄脉冲面积。这里所说效果基本相同。是指该环节输出响应波形基本相同。如把各输出波形用傅里叶变换分析，则它们低频段特性非常接近，仅在高频段略有差异。根据上面理论我们就可以用不同宽度矩形波来代替正弦波，通过对矩形波控制来模拟输出不同频率正弦波。在波形中，各脉冲幅值是相等，要改变等效输出正弦波幅值时，只要按同比例系数改变各脉冲宽度即可，因此在交直交变频器中，整流电路采用不可控二极管电路即可，逆变电路输出脉冲电压就是直流侧电压幅值。根据上述原理，在给出了正弦波频率，幅值和半个周期内脉冲数后，波形各脉冲宽度和间隔就可以准确计算出来。按照计算结果控制电路中各开关器件通断，就可以得到所需要波形。在四年学习生涯中，通过对通信学习和掌握，慢慢开始由喜欢单片机到研究单片机。加之现在工业控制领域中，对于电动机使用已经占据着很大领地，而通过单片机这种既经济又方便微型处理器应用，电机控制更加灵活。而通过单片机控制电机关键，运用最多就是控制技术，通过控制技术，可以很方便控制电机电机速度运行和调节。又加之学校实验条件限制，想应用简单程序设计和现有设备对控制技术有个很好了解和掌握，所以，在毕业设计来临时候，为了对自己负责，我选择了用单片机掌握关于步进式信号输出知识。本次系统设计分四大块，首先介绍了算法原理，然后根据所用单片机介绍了些知识，接着介绍系统设计中所用到几个软件，接着介绍各个部分硬件特点和选型问题，最后是程序设计和系统调试环节。本文主要工作是设计个信号输出系统，实现单极性信号输出。在直流斩波中，要求频率，占空比，和输出时间均可调，输出频率为在模式中，频率，调幅比及输出时间可调，输出频率为。基于单片机步进式信号输出算法全称是脉冲宽度调制，它是通过改变输出方波占空比来改变等效输出电压。，就是在基础上改变了调制脉冲方式，脉冲宽度时间占空比按正弦规律排列，这样输出波形经过适当滤波可以做到正弦波输出。该方法实现主要有等面积法硬件调制法和软件生成法。软件生成法由于微机技术发展使得用软件生成波形变得比较容易，因此，软件生成法也就应运而生。软件生成法其实就是用软件来实现调制方法，其有两种基本算法即自然采样法和规则采样法。自然采样法以正弦波为调制波，等腰三角波为载波进行比较，在两个波形自然交点时刻控制开关器件通断，这就是自然采样法其优点是所得波形最接近正弦波，但由于三角波与正弦波交点有任意性，脉冲中心在个周期内不等距，从而脉宽表达式是个超越方程，计算繁琐，难以实时控制。规则采样法规则采样法是种应用较广工程实用方法，般采用三角波作为载波。其原理就是用三角波对正弦波进行采样得到阶梯波，再以阶梯波与三角波交点时刻控制开关器件通断，从而实现法当三角波只在其顶点或底点位置对正弦波进行采样时，由阶梯波与三角波交点所确定脉宽，在个载波周期即采样周期内位置是对称，这种方法称为对称规则采样。当三角波既在其顶点又在底点时刻对正弦波进行采样时，由阶梯波与三角波交点所确定脉宽，在个载波周期此时为采样周期两倍内位置般并不对称，这种方法称为非对称规则采样。规则采样法是对自然采样法改进，其主要优点就是是计算简单，便于在线实时运算，其中非对称规则采样法因阶数多而更接近正弦其缺点是直流电压利用率较低，线性控制范围较小。我们这里选择软件生产法中计算简便对称规则采样法来计算开关动作时间。具体实施时有单极性法和双极性法，在此设计中，我们采用同步调制单极性法。其控制图形如图所示。图单极性这里我们采用同步调制单极性法，载波比，调幅比取值，。工业上变频器调幅比是跟随输出频率而改变，如在恒控制中，需要考虑因素很多，为简化问题，我们选择手动调节。必须做工作是实时地计算调制波正弦波和载波三角波所有交点时间坐标，根据计算结果，有序地向逆变桥中各逆变器件发出通和断动作指令调制波振幅要随调制比而变，而载波振幅则不变，所以，每次调节后，交点时间坐标都必须重新计算。基本原理及其实现方法是通过控制固定电压直流电源开关频率，从而改变负载两端电压，进而达到控制要求种电压调整方法。可以应用在许多方面，如电机调速温度控制压力控制等。脉冲宽度调制波通常由列占空比不同矩形脉冲构成，其占空比与信号瞬时采样值成比例。如图和所示分别表示脉冲宽度调制系统原理框图和波形图。图脉冲宽度调制系统原理框图和波形图该系统有个比较器和个周期为锯齿波发生器组成。语音信号如果大于锯齿波信号，比较器输出正常数，否则输出。因此，从图中可以看出，比较器输出列下降沿调制脉冲宽度调制波。般情况下，调节脉冲宽度信号脉宽有两种方法，种方法是采用模拟电路中调制方法，另种是脉冲计数法。对于般电机控制，由于滤波频率较低滤波精度要求高和滤波电路参数不易调整地原因，采用第种方法在控制电压变化时滤波实现存在较大困难。因此，本例主要介绍单片机控制实现脉冲计数法。系统结构本系统结构框图如所示。控制器需要完成输入输出交互，数据处理和信号直流模式交流模式设置设置设置设置，确定输出，出错检查定时器工作方式，定时器工作方式，监视输出，调整输出，出错复位致谢经过几个月毕业设计，不管是在校外或者是校内每个清晨或者黄昏，只要与毕业设计有关内容，无时无刻不在沐浴着老师和同学们指导关心和照顾，对我给予了很大帮助，特别是杨老师对于我每周当面指导或者是电话指导，无论是从硬件设计，还是软件设计，还是论文格式指导，都非常用心，尽职尽责，在此非常感谢，让我在毕业最后时候依旧享受着成功学院师生之间莫大人文关怀，特别是，在几个月设计中，我更多是学习了关于步进电机控制技术方面知识，对我以后就业和工作起到了很好帮助，在论文设计中，学到解决问题能力，学习新知识思路与方法等，都将会对我以后产生非常深远影响。我还要感谢，在论文设计中，给予过我帮助同学和朋友，个小小论文格式，难了我好长时间，浪费了很多精力，是你们无私帮助，帮我解决了个又个难关，从你们身上也学习了非常多东西。在此，真心谢谢你们。生成法其实就是用软件来实现调制方法，其有两种基本算法，即自然采样法和规则采样法。随着电力电子技术，微电子技术和自动控制技术发展以及各种新理论方法，如现代控制理论，非线性系统控制思想应用，控制技术获得了空前发展到目前为止，已出现了多种控制技术。脉宽调制基本原理控制方式就是对逆变电路开关器件通断进行控制，使输出端得到系列幅值相等脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要波形。也就是在输出波形半个周期中产生多个脉冲，使各脉冲等值电压为正弦波形，所获得输出平滑且低次谐波少。按定规则对各脉冲宽度进行调制，即可改变逆变电路输出电压大小，也可改变输出频率。在采样控制理论中有个重要结论，即冲量相等而形状不同窄脉冲加在具有惯性环节上，其效果基本相同。冲量既指窄脉冲面积。这里所说效果基本相同。是指该环节输出响应波形基本相同。如把各输出波形用傅里叶变换分析，则它们低频段特性非常接近，仅在河南财经政法大学成功学院本科生毕业论文设计基于单片机步进式信号输出院系名称电子信息工程系姓名李洋洋学号专业通信技术指导教师杨成卫年月日摘要电力电子技术日趋发展，技术应用也越来越普及。同时控制技术自身也发展迅猛，各种新理论新技术如日后春笋。技术融合了电力电子技术计算机控制技术现代控制理论，具有抗干扰性强效率高可靠性好等显著优点，已经在交流逆变开关电源等领域得到广泛应用。该文在研究技术当前发展状况基础上，设计了种基于单片机信号输出系统。首先对系统结构和软件算法进行了研究和分析，包括对各种产生方法对比分析和对称规则采样法仔细研究以及系统功能分区和总体结构。在总体设计完成后又设计了硬件电路各个单元模块。然后采用语言编程实现了系统功能，完成设计目标。最后对设计系统进行了计算机仿真。本设计是基于单片机控制信号输出系统，系统以单片机为核心，采用软件生成法中对称规则采样法，用扩展按键中断方式输入有关控制信号及参数，可以实现频率占空比输出时间可调直流斩波信号和频率调幅比输出时间可调信号，并在上实时设置参数及输出状态监视。关键词单片机信号规则采样法，目录摘要引言基于单片机步进式信号输出算法系统结构涉及元器件简介介绍简介仿真工具介绍简介简介硬件电路设计电源复位电路时钟电路按键中断显示电路输出电路测试电路软件设计直流斩波软件计算法软件计算法输出时