由STC12C2052AD控制的改進(jìn)型調(diào)壓電路
加入技術(shù)交流群
在ZXC10通信電源系統(tǒng)中，上位機(jī)輸出的PWM調(diào)制信號(hào)的頻率為1 kHz，而且系統(tǒng)要求電源能根據(jù)PWM信號(hào)的占空比進(jìn)行調(diào)壓。即對(duì)電源輸出電壓在40 Vdc～60 Vdc范圍內(nèi)通過(guò)此PWM信號(hào)進(jìn)行線性調(diào)節(jié)。PWM信號(hào)5％占空比對(duì)應(yīng)40±0.5 Vdc，95％的占空比對(duì)應(yīng)60±0.5 Vdc。以前此功能是用帶有D／A的單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)．即把PWM調(diào)制信號(hào)輸入單片機(jī)，通過(guò)單片機(jī)來(lái)計(jì)算PWM信號(hào)的占空比，再根據(jù)PWM信號(hào)的占空比與輸出電壓的關(guān)系，并通過(guò)D／A轉(zhuǎn)換來(lái)產(chǎn)生用于調(diào)節(jié)輸出電壓的偏移量，最后通過(guò)此偏移量和電源輸出反饋量的共同作用來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)壓。
2 單片機(jī)調(diào)壓系統(tǒng)
通過(guò)帶有D／A的單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)壓系統(tǒng)的方框圖如圖1所示。但是，由于帶有D／A的單片機(jī)比較貴，因而會(huì)增加產(chǎn)品成本。而如果把PWM調(diào)制信號(hào)的頻率提高，再經(jīng)過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的二階有源低通濾波器來(lái)產(chǎn)生調(diào)壓偏移量，則可用不帶D／A轉(zhuǎn)換的單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)壓，這樣可以大大節(jié)省成本。其改進(jìn)后的電路方框圖如圖2所示。
3STC12C2052AD的PCA／PWM工作原理
由于STC12C2052AD單片機(jī)是作于1個(gè)時(shí)鐘／機(jī)器周期，且有增強(qiáng)型8051內(nèi)核，故其速度比普通8051快8～12倍。該單片機(jī)有2路可編程計(jì)數(shù)器陣列(PCA)／PWM，其中PCA1模塊用作捕獲模式，可識(shí)別輸入的PWM調(diào)制信號(hào)，PCA0模塊用作脈寬調(diào)節(jié)模式(PWM)，可實(shí)現(xiàn)頻率轉(zhuǎn)換。此外，由于該單片機(jī)價(jià)格比較便宜，故采用此單片機(jī)作為核心控制芯片。
3.1 STC12C2052AD單片機(jī)的PCA捕獲模式
STC12C2052AD系列單片機(jī)中的PCA可編程計(jì)數(shù)器陣列含有一個(gè)特殊的16位定時(shí)器，它可與2個(gè)16位捕獲／比較模塊相連。每個(gè)模塊可編程工作在4種模式下，即：上升／下降沿捕獲、軟件定時(shí)器、高速輸出或可調(diào)制脈沖輸出。設(shè)計(jì)時(shí)，可將模塊0連接到P3.7(CEX0／PCA0／PWM0)，模塊1連接到P3.5(CEX1／PCA1／PWM1)。由于寄存器CH和CL的內(nèi)容是正在自由遞增計(jì)數(shù)的16位PCA定時(shí)器的值，因此，PCA定時(shí)器可作為2個(gè)模塊的公共時(shí)間基準(zhǔn)，并可通過(guò)編程工作在1／12振蕩頻率、1／2振蕩頻率、定時(shí)器0溢出或ECI腳的輸入(P3.4)。定時(shí)器的計(jì)數(shù)源由CMOD SFR的CPS1和CPS0位來(lái)確定。
要使PCA模塊工作在圖3所示的捕獲模式，寄存器CCAPMn中的CAPNn和CAPPn至少應(yīng)有一位必須置1。對(duì)模塊的外部CEXn輸入(包括CEX0／P3.7、CEX1／P3.5、CEX2／P2.0、CEX3／P2.4口)的跳變進(jìn)行采樣時(shí)，若采樣到有效跳變，其PCA硬件就將PCA計(jì)數(shù)器陣列寄存器(CH和CL)的值裝載到模塊的捕獲寄存器中(CCAPnL和CCAPnH)。
3.2 STC12C2052AD的PCA脈寬調(diào)節(jié)模式
所有PCA模塊都可按圖4所示的工作模式用作PWM輸出。其輸出頻率取決于PCA定時(shí)器的時(shí)鐘源。由于所有模塊均共用僅有的PCA定時(shí)器，所以，它們的輸出頻率相同。各個(gè)模塊的輸出占空比是獨(dú)立變化的，與使用的捕獲寄存器{EPCnL，CCAPnL}有關(guān)。當(dāng)CL SFR的值小于{EPCnL，CCAPhL}時(shí)，輸出為低，而當(dāng)PCA CLSFR的值等于或大于{EPCnL，CCAPnL}時(shí)，輸出為高。當(dāng)CL的值由FF變?yōu)?0溢出時(shí)，{EPCnH，CCAPnH}的內(nèi)容將被裝載到{EPCnL，CCAPnL}中。這樣就可實(shí)現(xiàn)無(wú)干擾地更新PWM。使能PWM模式時(shí)，模塊CCAPMn寄存器的PWMn和ECOMn位必須置位。由于PWM是8位的，所以可用下式來(lái)計(jì)算PWM的信號(hào)頻率：
4 PWM信號(hào)的接收與轉(zhuǎn)換
4.1 PWM調(diào)制信號(hào)接收模塊
由于要用PCA1模塊來(lái)把上位機(jī)輸出的頻率為1 kHz的PWM調(diào)制信號(hào)的頻率提高(因?yàn)轭l率越高，越容易濾波)，故將PCA定時(shí)器的時(shí)間基準(zhǔn)置為1／2振蕩頻率。用PCA1 (P3.7)模塊來(lái)識(shí)別接收的PWM調(diào)制信號(hào)時(shí)，應(yīng)使PCA1工作在上升／下降沿捕獲工作模式，并打開(kāi)PCA中斷。設(shè)計(jì)時(shí)，可首先設(shè)置PCA1工作在上升沿捕獲工作模式，這樣，當(dāng)P3.7腳采樣到上升沿跳變時(shí)，PCA0模塊即可將PCA計(jì)數(shù)器陣列寄存器CH和CL的值裝載到模塊的捕獲寄存器中{CCAP1H,CCAP1L}。然后在中斷中把{CCAP1H,CCAP1L}的值存放到自定義的數(shù)據(jù)單元{UP_DATAH，UP_DATAL}中，并在中斷中把PCA1工作模式設(shè)置為下降沿捕獲工作模式，從而在P3.7腳采樣到下降沿跳變時(shí)，PCA1模塊硬件就可將PCA計(jì)數(shù)器陣列寄存器{CH，CL)的值裝載到模塊的捕獲寄存器中{CCAP1H,CCAP1L}。之后，再在中斷中把{CCAP1H,CCAP1L}的值存放在數(shù)據(jù)單元{DOWN_DATAH，DOWN_DATAL}中，并利用雙字節(jié)無(wú)符號(hào)數(shù)減法得出PWM調(diào)制信號(hào)正脈沖時(shí)定時(shí)器的計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)為：
N1={DOWN_DATAH，DOWN_DATAL)-{DOWN_DATAH，DOWN_DATAL}
由于PWM調(diào)制信號(hào)的頻率為1 kHz，周期T為1 ms。因此，可設(shè)1 ms中PCA定時(shí)器的計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)為N2，則PWM調(diào)制信號(hào)的占空比為：
4.2 PWM調(diào)制信號(hào)的頻率轉(zhuǎn)換
上位機(jī)輸出的PWM調(diào)制信號(hào)的頻率為1 kHz左右。由于該頻率比較低，直接對(duì)其進(jìn)行濾波后的紋波比較大，因此，在濾波之前，應(yīng)先把接收的PWM調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)變成與占空比成線性比例的高頻PWM調(diào)制信號(hào)，頻率轉(zhuǎn)換可通過(guò)PCA0 (P3.5)PWM功能模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于選擇的晶振為20MHz，故可選Fosc／2為PCA／PWM時(shí)鐘輸入源，這樣，其PWM的頻率為39.062 kHz。
評(píng)論