单片机SPWM的产生

清疚 2022-06-10 09:41 375阅读 0赞

电赛刚结束不久，期间我做的题目需要用单片产生一个三相的SPWM波，然后再通过硬件电路LC滤波形成正弦波。  
我用的单片机是STC15F2K60S2，然后通过自然数查表法控制内部3路PWM产生SPWM信号，而且生成的正弦波相位是相差120°，并且频率是50Hz。  
要让单片机产生正确可用的SPWM，需要编程一定的算法来产生波形。  
我们根据整合为1的思想，将正弦波分成305等分，因为频率需要50HZ，那么周期就是20MS，20MS除于305分，相除出来的值非常接近65US，然后我们利用定时器0进行中断定时，每进入一次中断产生一个相对应占空比的值，然后在示波器上显示出来的SPWM。将一个周期的正弦波用正弦公式计算出相应的占空比，然后通过驱动电路以及滤波电路生成了正弦波形。  
我电赛的论文：[http://blog.csdn.net/hpf247/article/details/77206898][http_blog.csdn.net_hpf247_article_details_77206898]

代码：

#include <STC15F2K60S2.H>
    
    #define uchar unsigned char
    #define uint unsigned int
    #define CCP_S0 0x10 //P_SW1.4
    #define CCP_S1 0x20 //P_SW1.5
    uchar code pwm[]={              //pwm产生数组
     124,122,119,116,114,111,108,106,103,100,98,95,93,90,87,85,82,80,77,75,73,70,68,65,63,61,58,56,54,52,50,47,45,43,
     41,39,37,36,34,32,30,28,27,25,23,22,20,19,18,16,15,14,12,11,10,9,8,7,6,5,4,4,3,2,2,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
     1,1,2,2,3,4,4,5,4,7,8,9,10,11,12,14,15,16,18,19,20,22,23,25,27,28,30,32,34,36,37,39,41,43,45,47,50,52,54,56,58,61,63,
     65,68,70,73,75,77,80,82,85,87,90,93,95,98,100,103,106,108,111,114,116,119,122,124,127,130,132,135,138,140,143,146,148,151,
     154,156,159,161,164,167,169,172,174,177,179,181,184,186,189,191,193,196,198,200,202,204,207,209,211,213,215,217,218,220,
     222,224,226,227,229,231,232,234,235,236,238,239,240,242,243,244,245,246,247,248,249,250,250,251,252,252,253,253,254,254,
     254,255,255,255,255,255,255,255,255,255,254,254,254,
     253,253,252,252,251,250,250,249,248,247,246,245,244,243,242,240,239,238,236,235,234,232,231,229,227,226,224,222,220,218,
     217,215,213,211,209,207,204,202,200,198,196,193,191,189,186,184,181,179,177,174,172,169,167,164,161,159,156,154,151,148,146,
     143,140,138,135,132,130,127,124,122,119,116,114
    }; 
    
    
    uint sine_1 = 0;                        //A相位查表数值
    uint sine_2 = 100;                  //B相位查表数值
    uint sine_3 = 200;                  //C相位查表数值
    
    //内部与外部晶振时周期数的增减
    uint cry_in = 302;
    uint cry_out = 298;
    
    void Delay_ms(unsigned int ms)
    {
     unsigned int i;
     while( (ms--) != 0)
     { 
     for(i = 0; i < 580; i++); 
     } 
    }
    
    /**********************************************************
    函数说明： 短暂延时程序
    **********************************************************/
    void delay(uchar t)
    {
     uint j;
     uchar i;
     for(i=0;i<t;i++)
     for(j=0;j<1000;j++);
    }
    
    /**********************************************************
    函数说明： PWM初始化
    **********************************************************/
    void Init_pwm()
    {
     ACC = P_SW1;
     ACC &= ~(CCP_S0 | CCP_S1); //CCP_S0=1 CCP_S1=0
     ACC |= CCP_S0; //(P3.4/ECI_2, P3.5/CCP0_2, P3.6/CCP1_2, P3.7/CCP2_2)
     P_SW1 = ACC; 
    
     CCON = 0; //初始化PCA控制寄存器//PCA定时器停止//清除CF标志//清除模块中断标志
     CL = 0; //复位PCA寄存器
     CH = 0;
     CMOD=0x08; //计数器0的溢出为PCA计数器的时钟源，允许pca中断使能.
    
     PCA_PWM0 = 0x00; //PCA模块0工作于8位PWM
     CCAP0H = CCAP0L = 128; //PWM0占空比初始化，((255-CCAP0L)/255)
     CCAPM0 = 0x42; //PCA模块0为8位PWM模式（PWM0设置PCA工作方式为PWM方式）
    
     PCA_PWM1 = 0x00; //PCA模块1工作于8位PWM
     CCAP1H = CCAP1L = 128; //PWM1占空比初始化，((255-CCAP1L)/255)
     CCAPM1 = 0x42; //PCA模块1为8位PWM模式
    
     PCA_PWM2 = 0x00; //PCA模块2工作于8位PWM
     CCAP2H = CCAP2L = 128; //PWM2占空比初始化，((255-CCAP2L)/255)
     CCAPM2 = 0x42; //PCA模块2为8位PWM模式
    
     CR = 1; //PCA定时器开始工作
    }
    /**********************************************************
    函数说明： 计数器0初始化函数
    **********************************************************/
    void InitTimer0(void)
    {
     TMOD = 0x01;
     TH0 = 0x0FE;
     TL0 = 0x20;
     EA = 1;
     ET0 = 1;
     TR0 = 1;
    }
    /**************************************
    短延时
    **************************************/
    void delay5ms()   
    {
     uchar i,v,k;
     for(i=1;i>0;i--)
     for(v=168;v>0;v--)
     for(k=22;k>0;k--);
    }
    
    
    
    /**********************************************************
    函数说明： 主函数
    **********************************************************/
    void main(void)
    {
     Delay_ms(2); //
     P3M0=0xFC;
     P3M1=0x00;
     P2M0=0x01;
     P2M1=0x00;
    
     Init_pwm();
     InitTimer0();
     EA=1;//开总中断
    
     while(1)//主循环
     { 
    
     }
    }
    /**********************************************************
    函数说明： 定时器0中断
    **********************************************************/
    void Timer0Interrupt(void) interrupt 1
    {
     //外部或者内部晶振（12M）
     TH0 = 0xFF; //重装定时器初始值高8位
     TL0 = 0xBF; //重装定时器初始值低8位(初值大，频率大)
     sine_1++; //A相位查表数值
     sine_2++; //B相位查表数值
     sine_3++; //C相位查表数值
    
     CCAP0H = CCAP0L = pwm[sine_1]; 
     CCAP1H = CCAP1L = pwm[sine_2]; 
     CCAP2H = CCAP2L = pwm[sine_3]; 
    
     if(sine_1>cry_out) sine_1=0; //数值大，频率小
     if(sine_2>cry_out) sine_2=0;
     if(sine_3>cry_out) sine_3=0;
    
    }

形成的SPWM图像：  
![SouthEast][]

附：pwm数组是用excel表的sin公式算出来的。  
![SouthEast 1][]

[http_blog.csdn.net_hpf247_article_details_77206898]: http://blog.csdn.net/hpf247/article/details/77206898
[SouthEast]: /images/20220610/684ea11228f64547bb6ad4cbc22bd980.png
[SouthEast 1]: /images/20220610/7425ab1850c747c3aee7229b33c8f5bb.png