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PWM型變頻器的基本控制方式
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通用的PWM型變頻器是一種交—直—交變頻，通過整流器將工頻交流電整流成直流電，經(jīng)過中間環(huán)節(jié)再由逆變器將直流電逆變成頻率可調(diào)的交流電，供給交流負(fù)載。異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速時(shí)，供電電源不但頻率可變，而且電壓大小也必須能隨頻率變化，即保持壓頻比基本恒定。
PWM型變頻器一般采用電壓型逆變器。根據(jù)供給逆變器的直流電壓是可變的還是恒定的，變頻器可分成兩種基本控制方式。
(1)變幅PWM型變頻器這是一種對(duì)變頻器輸出電壓和頻率分別進(jìn)行調(diào)節(jié)的控制方式，其基本電路如圖3-3所示。中間環(huán)節(jié)是濾波電容器。
圖2-3 變幅PWM型變頻器
晶閘管整流器用來調(diào)壓，與一般晶閘管調(diào)壓系統(tǒng)一樣，采用相位控制，通過改變觸發(fā)脈沖的延遲角α來獲得與逆變器輸出頻率相對(duì)應(yīng)的不同大小的直流電壓。逆變器只作輸出頻率控制，它一般是由6個(gè)開關(guān)器件組成，按脈沖調(diào)制方式進(jìn)行控制。
圖3-4所示是另一種直流電壓可調(diào)的PWM變頻電路。它采用二極管不可控整流橋，把三相交流電變換為恒定的直流電。分立斬波器電路，來改變輸出直流電壓的大小，通過逆變器輸出三相交流電。
圖2-4 利用斬波器的變頻電路圖
以上兩種調(diào)壓式變頻電路，都需要兩極可控功率級(jí)，相比較，采用晶閘管整流橋可以獲得更大功率的直流電，由于可控整流橋采用相位控制，輸入功率因數(shù)將隨輸出直流電壓的減小而降低；而斬波式調(diào)壓，輸入功率變流級(jí)采用的是二級(jí)管整流橋，所以輸入端有很高的功率因數(shù)，代價(jià)是多了一個(gè)斬波器。另外，就動(dòng)態(tài)響應(yīng)的快速性來說后者比前者好。
(2)恒幅PWM型變頻器
恒幅脈寬調(diào)制PWM式變頻電路如圖3.3所示，它由二極管整流橋，濾波電容和逆變器組成。逆變器的輸入為恒定不變的直流電壓，通過調(diào)節(jié)逆變器的脈沖寬度和輸出交流電壓的頻率，既實(shí)現(xiàn)調(diào)壓又實(shí)現(xiàn)調(diào)頻，變頻變壓都是由逆變器承擔(dān)。此系統(tǒng)是目前使用較普遍的一種變頻系統(tǒng)，其主電路簡單，只要配上簡單的控制電路即可。它具有下列主要優(yōu)點(diǎn)：
1）簡化了主電路和控制電路的結(jié)構(gòu)。由二極管整流器對(duì)逆變器提供恒定的直流電壓。在PWM逆變器內(nèi)，在變頻的同時(shí)控制其輸出電壓。系統(tǒng)只有一個(gè)控制功率級(jí)，從而使裝置的體積小，重量輕，造價(jià)低，可靠性好。
2）由二極管整流器代替晶閘管整流器，提高了裝置的功率因數(shù)。
3）改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。PWM型逆變器的輸出功率和電壓，都在逆變器內(nèi)控制和調(diào)節(jié)。因此，調(diào)節(jié)速度快，調(diào)節(jié)過程中頻率和電壓配合好，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能好。
4）對(duì)負(fù)載有較好的供電波形。PWM型逆變器的輸出電壓和電流波形接近正弦波，從而解決了由于以矩形波供電引起的電動(dòng)機(jī)發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩降低問題，改善了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能。
圖2-5 PWM型逆變器
但PWM型逆變器也有如下缺點(diǎn)：
1）在調(diào)制頻率和輸出頻率之比固定的情況下，特別是在低頻時(shí)，高次諧波影響較大，因而電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和噪聲都較大。
2）在調(diào)制頻率和輸出頻率之比作有級(jí)變化的情況下，往往使控制電路比較復(fù)雜。
3）器件的工作頻率與調(diào)制頻率有關(guān)。有些器件的開關(guān)損耗和換相電路損耗較大，而且需要采用導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間短的高速開關(guān)器件。
2.2.2 PWM型逆變器的基本工作原理
如圖3-6所示為單相逆變器的主電路，其波形如圖3.5所示。PWM控制方式是通過改變電力晶體管VT1、VT4和VT2、VT3交替導(dǎo)通的時(shí)間來改變逆變器輸出波形的頻率；改變每半周期內(nèi)VT1、VT4或VT2、VT3開關(guān)器件的通、斷時(shí)間比，即通過改變脈沖寬度來改變逆變器輸出電壓幅值的大小。
圖2-6 單相逆變器（0為直流電源的理論中心點(diǎn)）
（a）180°通電型輸出方波電壓波形
（b）脈寬調(diào)制型逆變器輸出波形
圖2-7 電路的波形
如果使相應(yīng)開關(guān)器件在半個(gè)周期內(nèi)反復(fù)通、斷多次，并使每個(gè)輸出矩形脈沖電壓下的面積接近于對(duì)應(yīng)正弦波電壓下面積，則逆變器輸出電壓就將很接近于基波電壓，高次諧波電壓將大為削減。若采用快速開關(guān)器件，使逆變器輸出脈沖數(shù)增多，即使輸出低頻時(shí)，輸出波形也是比較好的。所以PWM型逆變器特別適用于異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的供電電源，實(shí)現(xiàn)平滑起動(dòng)、停車和高效率寬范圍調(diào)速。 3 SPWM控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)
3.1 SPWM控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)組成
基于SPWM控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)組成如圖2-1所示。
控制電路——當(dāng)今，PWM變頻器的控制電路大都是以微處理器為核心的數(shù)字電路，其功能主要是接受各種設(shè)定信息和指令，再根據(jù)它們的要求形成驅(qū)動(dòng)逆
變器工作的SPWM信號(hào)，再根據(jù)它們的要求形成驅(qū)動(dòng)逆變器工作的SPWM信號(hào)。微機(jī)芯片主要采用8位或16位的單片機(jī)，或用32位的DSP。本課題選用了STC89C52RC高性能單片機(jī)。
STC單片機(jī)發(fā)出的SPWM信號(hào)控制各開關(guān)器件輪流導(dǎo)通和關(guān)斷，可使輸出端得到三相交流電壓。在某一瞬間，控制一個(gè)開關(guān)器件關(guān)斷，同時(shí)使另一個(gè)器件導(dǎo)通，就實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)器件之間的換流。
以正弦波作為逆變器輸出的期望波形，以頻率比期望波高得多的等腰三角波作為載波（Carrier wave），并用頻率和期望波相同的正弦波作為調(diào)制波（Modulation wave），當(dāng)調(diào)制波與載波相交時(shí)，由它們的交點(diǎn)確定逆變器開關(guān)器件的通斷時(shí)刻，從而獲得在正弦調(diào)制波的半個(gè)周期內(nèi)呈兩邊窄中間寬的一系列等幅不等寬的矩形波。
圖3-2 SPWM波形控制原理
按照波形面積相等的原則，每一個(gè)矩形波的面積與相應(yīng)位置的正弦波面積相等，因而這個(gè)序列的矩形波與期望的正弦波等效。這種調(diào)制方法稱作正弦波脈寬調(diào)制（Sinusoidal pulse width modulation，簡稱SPWM），這種序列的矩形波稱作SPWM波。
? 如果在正弦調(diào)制波的半個(gè)周期內(nèi)，三角載波只在正或負(fù)的一種極性范圍內(nèi)變化，
所得到的SPWM波也只處于一個(gè)極性的范圍內(nèi)，叫做單極性控制方式。 ? 如果在正弦調(diào)制波半個(gè)周期內(nèi)，三角載波在正負(fù)極性之間連續(xù)變化，則SPWM
波也是在正負(fù)之間變化，叫做雙極性控制方式。
uU-U
圖3-3 一周期單極性SPWM波形
3.2 SPWM波形的單片機(jī)實(shí)現(xiàn)
波形數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)計(jì)算：由于PWM變壓變頻器的應(yīng)用非常廣泛，已制成多種專用集成電路芯片作為SPWM信號(hào)的發(fā)生器，后來更進(jìn)一步把它做在微機(jī)芯片里面，生產(chǎn)出多種帶PWM信號(hào)輸出口的電機(jī)控制用的8位、16位微機(jī)芯片和DSP。本文主要采用8位STC單片機(jī)實(shí)現(xiàn)單相SPWM信號(hào)。
方法：事先在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中存放正弦函數(shù)和Tc /2值，控制時(shí)查出正弦值，與調(diào)速系統(tǒng)所需的調(diào)制度M作乘法運(yùn)算，再根據(jù)給定的載波頻率查出相應(yīng)的Tc /2值，由計(jì)算公式計(jì)算脈寬時(shí)間和間隙時(shí)間。
3.2.1 SPWM控制方案
SPWM控制方案有兩種：即單極性調(diào)制和雙極性調(diào)制法。單極性法所得的SPWM信號(hào)有正、負(fù)和0三種電平，而雙極性得到的只有正、負(fù)兩種電平。比較二者生成的SPWM波可知：在相同載波比情況下，生成的雙極性SPWM波所含諧波量較大；并且在正弦逆變電源控制中，雙極性SPWM波控制較復(fù)雜。因此一般采用單極性SPWM波控制的形式。
由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)SPWM控制，根據(jù)其軟件化方法的不同，有如下幾種方法：自然采樣法、對(duì)稱規(guī)則法、不對(duì)稱規(guī)則法和面積等效法等。理論分析發(fā)現(xiàn)面積等效法相對(duì)于其它方法而言，諧波較小，對(duì)諧波的抑制能力較強(qiáng)。而且實(shí)時(shí)控制簡單，利于軟件實(shí)現(xiàn)。因此本文采用面積等效法實(shí)現(xiàn)SPWM控制。
（1）正弦波PWM調(diào)制原理
調(diào)制信號(hào)為正弦波的脈寬調(diào)制叫做正弦波脈寬調(diào)制（SPWM），產(chǎn)生的脈寬調(diào)制波是等幅而不等寬的脈沖列，脈寬調(diào)制的方法很多，從脈寬調(diào)制的極性上看，有單極性和雙極性之分；從載波和調(diào)制波的頻率之間的關(guān)系來看，又有同步調(diào)制、異步調(diào)制和分段同步調(diào)制。
圖3-5所示為雙極性脈寬調(diào)制波形，圖中三角波ur為載波，正弦波uC為調(diào)制波，當(dāng)載波與調(diào)制波曲線相交時(shí)，在交點(diǎn)的時(shí)刻產(chǎn)生控制信號(hào)，用來控制功率開關(guān)器件的通斷，就可以得到一組等幅而脈沖寬度正比于對(duì)應(yīng)區(qū)間正弦波曲線函數(shù)值的矩形脈沖ud。
uuU -U圖3-5 雙極性脈寬調(diào)制波形
SPWM逆變器輸出基波電壓的大小和頻率均由調(diào)制電壓來控制。當(dāng)改變調(diào)制電壓的幅值時(shí)，脈寬隨之改變，即可改變輸出電壓的大��；當(dāng)改變調(diào)制電壓的頻率時(shí)，輸出電壓頻率隨之改變。但正弦調(diào)制波最大幅值必須小于三角波的幅值，否則輸出電壓的大小和頻率就將失去所要求的配合關(guān)系。
在實(shí)行SPWM脈寬調(diào)制時(shí)，同步調(diào)制和異步調(diào)制優(yōu)缺點(diǎn)如下：
①同步調(diào)制 在同步調(diào)制方式中，載波比N等于常數(shù)，變頻時(shí)三角載波的頻率與正弦調(diào)制波的頻率同步改變，因而逆變器輸出電壓半波內(nèi)的矩形脈沖數(shù)是固定不變的。如果取N為3的倍數(shù)，則同步調(diào)制能保證輸出波形的正、負(fù)半波始終保持對(duì)稱，并能嚴(yán)格保證三相輸出波形間具有互差120o的對(duì)稱關(guān)系。當(dāng)輸出頻率很低時(shí)，由于相鄰兩脈沖間的間距增大，諧波會(huì)顯著增加，使電機(jī)產(chǎn)生較大
的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩和較強(qiáng)的噪聲。
②異步調(diào)制 異步調(diào)制是逆變器的整個(gè)變頻范圍內(nèi)，載波比N不等于常數(shù)。一般在改變調(diào)制信號(hào)頻率時(shí)保持三角載波頻率不變，因而提高了低頻時(shí)的載波比。這樣輸出電壓半波內(nèi)的矩形脈沖可隨輸出頻率的降低而增加，相應(yīng)的可減少電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)與噪聲，改善了系統(tǒng)的低頻工作性能。
異步調(diào)制方式的缺點(diǎn)是當(dāng)載波比N隨著輸出頻率的降低而連續(xù)變化時(shí)，它不可能總是3的倍數(shù)，勢必使輸出電壓波形及其相位都發(fā)生變化，難以保持三相輸出的對(duì)稱性，因而引起電機(jī)工作不平穩(wěn)。
③混合調(diào)制 混合調(diào)制綜合了上面兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，把整個(gè)變頻范圍劃分為若干頻段，在每個(gè)頻段內(nèi)都維持載波比N恒定，而對(duì)不同的頻段取不同的N值，頻率低時(shí)，N取大些，一般大致按等比級(jí)數(shù)安排。
（2）SPWM信號(hào)的產(chǎn)生
產(chǎn)生SPWM調(diào)制信號(hào)主要有三種方法：
1采用分立元件的模擬電路法，缺點(diǎn)是精度低、穩(wěn)定性差、實(shí)現(xiàn)過程復(fù)雜以○
及調(diào)節(jié)不方便等，該方法目前基本不用。
2采用專用集成電路芯片產(chǎn)生SPWM信號(hào)，如常用的HE4752芯片等這些○
芯片的應(yīng)用使變流器的控制系統(tǒng)得以簡化，但由于這些芯片本身的功能存在不足之處，致使它們的應(yīng)用受到限制。
3單片機(jī)數(shù)字編程法，其中高檔單片機(jī)將SPWM信號(hào)發(fā)生器集成在單片機(jī)○
內(nèi)，使單片機(jī)和SPWM信號(hào)發(fā)生器容為一體，從而較好地解決了波形精度低、穩(wěn)定性差、電路復(fù)雜、不易控制等問題，并且可以產(chǎn)生多種SPWM波形，實(shí)現(xiàn)各種控制算法和波形優(yōu)化。
（3）SPWM的數(shù)字控制
數(shù)字控制是SPWM目前常用的方法�？梢圆捎梦C(jī)存儲(chǔ)預(yù)先計(jì)算好的SPWM數(shù)據(jù)表格，控制時(shí)根據(jù)指令查表得到數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算；或者通過軟件實(shí)時(shí)生成SPWM波形；也可以采用大規(guī)模集成電路專用芯片產(chǎn)生SPWM信號(hào)。下面介紹幾種常用SPWM波形的軟件生成方法：
1自然采樣法按照正弦調(diào)制波與三角載波的交點(diǎn)進(jìn)行脈沖寬度與間歇時(shí)間○
的采樣，從而生成SPWM波形，叫做自然采樣法，如圖3.8所示，圖中截取了
任意一段正弦調(diào)制波與三角載波一個(gè)周期的相交情況。交點(diǎn)A是發(fā)生脈沖的時(shí)刻，B點(diǎn)是結(jié)束脈沖的時(shí)刻。Tc為三角載波的周期；t1和t3是間歇時(shí)間；t2為AB之間的脈寬時(shí)間，Tc=t1+t2+t3。
圖3-6 生成SPWM波形的自然采樣法
若以單位量1表示三角載波的幅值Utm，則正弦調(diào)制波的幅值就是調(diào)制度M，正弦調(diào)制波可寫作
uM=Msinω1t
式中，ω1是調(diào)制波頻率，即逆變器輸出頻率。
由于A、B兩點(diǎn)對(duì)三角載波的中心線的不對(duì)稱性，須把脈寬時(shí)間t2分成兩部'''分t2與t2。按相似直角三角形的幾何關(guān)系，可知
2
Tc2
2
Tc2
經(jīng)整理得
'''t2=t2+t2==1+Msinω1tA 't21+Msinω1tB ''t2=Tc
2?M?()1+sinωt+sinωt1A1B? ?2??
這是一個(gè)超越方程，實(shí)時(shí)計(jì)算很困難。因此，自然采樣法雖能確切反映正弦脈寬，卻不適于微機(jī)實(shí)時(shí)控制。
若變頻調(diào)速系統(tǒng)用于三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速還應(yīng)形成三相的SPWM波形。即使三相正弦調(diào)制波在時(shí)間上互差2π3，而三角載波是共用的，這樣就可在同一
個(gè)三角載波周期內(nèi)獲得圖3-7中所示的三相SPWM脈沖波形。
圖3-7 三相SPWM波形
在圖3-7中，每相的脈寬時(shí)間ta2、tb2和tc2都可用公式（3-4）計(jì)算，即
ta2=
tb2=
tc2
三相脈寬時(shí)間的總和為 Tc(1+Msinω1te+120?) （3-6） 2T=c(1+Msinω1te+240?）2
3Tc （3-7） 2
3Tc （3-8） 2Tc(1+Msinω1te)2ta2+tb2+tc2=三相間歇時(shí)間總和為 ta1+tb1+tc1+ta3+tb3+tc3=3Tc-(ta2+tb2+tc2)=
在數(shù)字控制中用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)產(chǎn)生SPWM波形就是基于上述的采樣原理和計(jì)算公式。一般可以離線先在通用計(jì)算機(jī)上算出相應(yīng)的脈寬t2后寫入EPROM，然后由調(diào)速系統(tǒng)的微機(jī)通過查表和加減運(yùn)算求出各相脈寬時(shí)間和間歇時(shí)間，稱為查表法。也可以在內(nèi)存中存儲(chǔ)正弦函數(shù)和Tc2值，控制時(shí)先取出正弦值與調(diào)速系統(tǒng)所需的調(diào)制度M做乘法運(yùn)算，再根據(jù)給定的載波頻率取出對(duì)應(yīng)的Tc2值，與Msinω1te做乘法運(yùn)算，然后運(yùn)用加、減、移位既可算出脈寬時(shí)間t2和間歇時(shí)間t1和t3,即實(shí)時(shí)計(jì)算法。按查表法或?qū)崟r(shí)計(jì)算法所得的脈沖數(shù)據(jù)都送入定時(shí)器，利
用定時(shí)中斷向接口電路送出相應(yīng)的高、低電平，以實(shí)時(shí)產(chǎn)生SPWM波形的一系列脈沖。對(duì)于開環(huán)控制系統(tǒng)，在某一給定轉(zhuǎn)速下某調(diào)制度M與頻率ω1都有確定值，所以宜采用查表法。對(duì)于閉環(huán)控制的調(diào)速系統(tǒng)，在系統(tǒng)運(yùn)行中調(diào)制度M值須隨時(shí)被調(diào)節(jié)，所以用實(shí)時(shí)計(jì)算法更為適宜。
2面積等效法 ○
正弦波S1面積為：
圖3-8 SPWM面積法
UNπsinωtdt=Umk-1π-coskπ] mk-1πωNNN
逆變器輸入直流電壓為Ud，脈沖面積S2與S1相等，即有： δkUd=kUm
ω[cosk-1kπ-cosπ] NN
所以第k個(gè)區(qū)間的脈沖寬度δk
δkUd=Umk-1k[cosπ-cosπ] ωUdNN
M =ω[cosk-1kπ-cosπ] NN
式中：M為調(diào)制度。N為半個(gè)周期內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)。考慮載波比、輸出諧波等因素，本文取N=25、26、50。由上式計(jì)算出的SPWM脈寬表是一個(gè)由窄到寬、再由寬到窄的N個(gè)值的正弦表，將其存入STC單片機(jī)的ROM中以供調(diào)用。
3.2.2 SPWM控制波形的STC89C52單片機(jī)實(shí)現(xiàn)
1）STC89系列單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)及特性
選擇STC單片機(jī)的理由：降低成本，提升性能，原有程序直接使用，硬件無需改動(dòng)�？梢赃x用PLCC，PQFP小型封裝，3.3V工作電壓單片機(jī)，用STC提供的STC-ISP.exe工具將原有的代碼下載到STC相關(guān)的單片機(jī)即可，或用通用編程器編程。
圖3-9 STC單片機(jī)結(jié)構(gòu)圖
STC單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：
1超低功耗： ○
A掉電模式：典型功耗 0.5uA，可由外部中斷喚醒，中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行原程序
B空閑模式：典型功耗 2mA
C正常工作模式：典型功耗 4mA-7mA
2超強(qiáng)抗干擾： ○
A I/O口 輸入/輸出口經(jīng)過特殊處理，很多干擾是從I/O進(jìn)去的，每個(gè)I/O均有對(duì)VCC/對(duì)GND二極管箝位保護(hù)。
B電源 單片機(jī)內(nèi)部的電源供電系統(tǒng)經(jīng)過特殊處理，很多干擾時(shí)從電源進(jìn)去的
C時(shí)鐘 單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘電路經(jīng)過特殊處理，很多干擾從時(shí)鐘部分進(jìn)去的
D看門狗 單片機(jī)內(nèi)部的看門狗電路經(jīng)過特殊處理，打開后無法關(guān)閉，可放心省去外部看門狗
E復(fù)位電路
單片機(jī)內(nèi)部的復(fù)位電路經(jīng)過特殊處理，很多干擾時(shí)從復(fù)位電路部分進(jìn)去的，STC89C51RC/RD+系列單片機(jī)為高電平復(fù)位。推薦外置復(fù)位電路為
MAX810/STC810,STC6344,STC6345,813L,706P；也可用R/C復(fù)位，10uF電容/10k電阻，22Uf/8.2k等。
F寬電壓，不怕電源抖動(dòng)
G高抗靜電（高ESD保護(hù)），輕松過2000V快脈沖干擾。
2）STC89C51RC/RD+系列單片機(jī) 管腳圖 編譯器及仿真器
STC單片機(jī)的管腳圖：
圖3-10 DIP封裝
關(guān)于編譯器/ 匯編器：
1任何老的編譯器/ 匯編器均可使用Keil C51 中: Device 選擇標(biāo)準(zhǔn)的○
Intel8052頭文件包含標(biāo)準(zhǔn)的
2新增特殊功能寄存器如要用到，則用“s f r”及“sbit”聲明地址即可 ○
3匯編中用“data”,或“EQU”聲明地址 ○
關(guān)于仿真及仿真器：
1任何仿真器均可使用 ○
2老的仿真器仿真他可仿真的基本功能 ○
3新增特殊功能用ISP 下載看結(jié)果即可 ○
3）ISP下載編程及應(yīng)用電路（針對(duì)C版單片機(jī)）
PWM型變頻器的基本控制方式
圖3-11 STC單片機(jī)典型應(yīng)用電路（89C51RC/RD+系列，C版）
關(guān)于/EA（/EA管腳已內(nèi)部上拉到Vcc）
1如外部不加上拉,或外部上拉到Vcc,上電復(fù)位后單片機(jī)從內(nèi)部開始執(zhí)行○
程序;
2如外部下拉到地,上電復(fù)位后單片機(jī)從外部開始執(zhí)行程序 ○
復(fù)位電路：
1阻容復(fù)位時(shí),電容為10uF,電阻為10K; ○
2RC/RD+ 系列單片機(jī)C 版本，RESET 腳內(nèi)部已有45k-100k 下拉電阻 ○
4）STC 89C51RC/RD+ 系列單片機(jī)在系統(tǒng)可編程的使用
將用戶代碼下載進(jìn)單片機(jī)內(nèi)部，不用編程器
圖3-12 STC單片機(jī)在線編程線路, STC RS-232 轉(zhuǎn)換器
STC89系列單片機(jī)大部分具有在系統(tǒng)可編程（ISP）特性，ISP 的好處是：省去購買通用編程器，單片機(jī)在用戶系統(tǒng)上即可下載/ 燒錄用戶程序，而無須將單片機(jī)從已生產(chǎn)好的產(chǎn)品上拆下，再用通用編程器將程序代碼燒錄進(jìn)單片機(jī)內(nèi)部。有些程序尚未定型的產(chǎn)品可以一邊生產(chǎn)，一邊完善，加快了產(chǎn)品進(jìn)入市場的速度，減小了新產(chǎn)品由于軟件缺陷帶來的風(fēng)險(xiǎn)。由于可以將程序直接下載進(jìn)單片機(jī)看運(yùn)行結(jié)果故也可以不用仿真器。
大部分STC89系列單片機(jī)在銷售給用戶之前已在單片機(jī)內(nèi)部固化有ISP 系統(tǒng)引導(dǎo)程序，配合PC 端的控制程序即可將用戶的程序代碼下載進(jìn)單片機(jī)內(nèi)部，故無須編程器(速度比通用編程器快)。不要用通用編程器編程，否則有可能將單片機(jī)內(nèi)部已固化的ISP 系統(tǒng)引導(dǎo)程序擦除，造成無法使用STC 提供的ISP軟件下載用戶的程序代碼。
STC-ISP.exe 軟件工作環(huán)境
已經(jīng)固化有ISP引導(dǎo)碼,并設(shè)置為上電復(fù)位進(jìn)入ISP的STC89C51RC/RD+系列單片機(jī)出廠時(shí)就已完全加密,需要單片機(jī)內(nèi)部的電放光后上電復(fù)位(冷起動(dòng))才運(yùn)行系統(tǒng)ISP 程序。
圖3-13 STC單片機(jī)程序下載環(huán)境
Step1/ 步驟1：選擇你所使用的單片機(jī)型號(hào)，如STC89C58RD+,
STC89LE516AD 等
Step2/ 步驟2：打開文件，要燒錄用戶程序，必須調(diào)入用戶的程序代碼（*.bin, *.hex）
Step3/ 步驟3：選擇串行口，你所使用的電腦串口，如串行口1--COM1, 串行口2--COM2,...
Step4/ 步驟4：設(shè)置是否雙倍速，雙倍速選中Double Speed 即可STC89C51RC / RD+ 系列可以反復(fù)設(shè)置 雙倍速/ 單倍速STC89LE516AD 為單倍速，
STC89LE516X2 為雙倍速,用戶自己無法指定 雙倍速/ 單倍速STC89C516RD 系列出廠時(shí)為單倍速，用戶可指定設(shè)為雙倍速，如想從雙倍速恢復(fù)成單倍速，則需用通用編程器擦除整個(gè)晶片方可，這會(huì)將單片機(jī)內(nèi)部已燒錄的I S P 引導(dǎo)程序擦除。一般使用缺省設(shè)置即可，無須設(shè)置。OSCDN: 單片機(jī)時(shí)鐘振蕩器增益降一半選 1/2 gain 為降一半，降低EMI；選 full gain（全增益）為正常狀態(tài)。
Step5/ 步驟5：選擇“Download/ 下載”按鈕下載用戶的程序進(jìn)單片機(jī)內(nèi)部，可重復(fù)執(zhí)行Step5/步驟5， 也可選擇“Re-Download/ 重復(fù)下載”按鈕
一般先選擇“Download/ 下載”按鈕，然后再給單片機(jī)上電復(fù)位(先徹底斷電)，而不要先上電。
5）中斷系統(tǒng)
RC/RD+ 系列8051 單片機(jī) 中斷 特殊功能寄存器Interrupt SFRs。
中斷與普通8052 完全兼容，優(yōu)先級(jí)可設(shè)為4 級(jí)，另增加2 個(gè)外部中斷INT2/P4.3,
INT3/P4.2。
6）看門狗的應(yīng)用
適用型號(hào): RC/RD+ 系列 8051 單片機(jī) 看門狗定時(shí)器 特殊功能寄存器 Watch Dog Timer SFR Symbol 符號(hào)Function 功能
EN_WDT 看門狗允許位, 當(dāng)設(shè)置為“1 ”時(shí)，看門狗啟動(dòng)。
CLR_WDT 看門狗清“0 ”位, 當(dāng)設(shè)為“1 ”時(shí)，看門狗將重新計(jì)數(shù)。硬件將自動(dòng)清“0 ”此位。
IDLE_WDT 看門狗“I D L E ”模式位, 當(dāng)設(shè)置為“1 ”時(shí), 看門狗定時(shí)器在“空閑模式”計(jì)數(shù)；當(dāng)清“0”該位時(shí), 看門狗定時(shí)器在“空閑模式”時(shí)不計(jì)數(shù)。
看門狗溢出時(shí)間 = (N x Pre-scale x 32768) / 當(dāng)在12 clock mode 時(shí), N = 6, 當(dāng)在6 clock mode 時(shí)設(shè)時(shí)鐘為12MHz, 12時(shí)鐘模式看門狗溢出時(shí)間 = (12 x
Pre-scale x 32768) / 12000000 = Pre-scale x 393216 / 12000000C，語言程序示例： #include
sfr WDT_CONTR = 0xe1;
void main()
{
WDT_CONTR = 0x34;
/* 0011,0100 EN_WDT = 1,CLR_WDT = 1, IDLE_WDT = 0, PS2 = 1, PS1 = 0, PS0 = 0 */
while(1){
display();
keyboard();
WDT_CONTR = 0x34; /* 喂狗, 不要用 WDT_CONTR = WDT_CONTR |
0x10;*/
}
}
用TX-1C單片機(jī)開發(fā)板實(shí)物圖如下：
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