PIC16F877A单片机单相逆变器研究+电路原理图(5)
5.软件设计
5.1主程序设计
本系统主要分为两部分：即为主程序和中断。主程序中主要需要实现的任务有：①程序系统的初始化；②SPWM信号的初始化，即由SPWM信号产生的正弦波的频率从10Hz逐渐增加到50Hz，调制度跟随正弦波频率从0.64逐渐增加到0.98；③根据按键来调节正弦波的频率和调制度；④计算特定频率和调制度下1/4周期正弦波的PWM信号的脉宽；⑤液晶实时显示正弦波的频率和调制度。中断的组要任务是查PWM信号的脉宽值送入CCPR1L。
由于系统要求SPWM信号的正弦波频率为10Hz~100Hz，且可以以1Hz为步进变化；又由于受到本系统所用的PIC单片机的CCP某块寄存器及抽样次数的限制，故将10Hz~100Hz频率分为四个部分，在每个部分采用不同的抽样数，并相应的设置不同的TMR2预分配比。程序将10Hz~100Hz频率分为10Hz~24Hz、25Hz~39Hz、40Hz~59Hz、60Hz~100Hz四个部分进行分别计算，即模块0~模块3。主程序流程如图14所示。5.2中断设计
本系统中设置SPWM的频率为5kHz左右，并外接4MHz晶振，计算得指令周期即计时步阶为1μs。PIC单片机CCP外围功能模块的PWM功能实现主要依靠相关寄存器值的设定，且以定时器2（TMR2）作为PWM的时基。中断程序流程如图15所示。
1) SPWM周期的设定由寄存器PR2设定
(PWM)周期=（PR2）×4×Tosc×（TMR2）预分频值
系统中Tosc为4MHz，为提高分辨率及满足系统要求的正弦波频率为10Hz~100Hz，当正弦波频率为10~24Hz时，TMR2预分频器设为1：4，即T2CKPS1=0、T2CKPS0=1；当正弦波频率为25~100Hz时，TMR2预分频器设为1：1，即T2CKPS1=0、T2CKPS0=0；
2) 定时器TMR2的控制寄存器T2CON设定，因为SPWM频率高，周期短，但系统软件中采用查PWM脉宽的方式来修改PWM脉宽，所用时间少，可满足一个PWM周期改变一次脉宽的要求，故在此寄存器中设置后分频为1：1即可；
3) CCP模块的控制寄存器CCP1CON的设定。选择CCP模块作用于PWM功能模式，即bit3：0=11ⅹⅹ；
4) 根据PWM输出信号脉宽的公式
PWM高电平（脉宽）=CCPR1L:CCP1CON(bit5,bit4)×Tosc×(TMR2)预分频值
计算出每个PWM周期CCPR1L的值。CCPR1L脉宽写入寄存器后，写入的脉宽值在下个TMR2周期时转至CCPR1H，通过读CCPR1H的脉宽值来改变PWM脉宽；
5) 寄存器TRISC 对应于CCP1的输入输出设置，应设置为输出形式，即TRISC的bit2 =0。
6.系统调试
6.1 SPWM信号调试
单片机输出的SPWM信号经过普通的RC滤波后的到正弦波，如图16：
其中R取为10KΩ的普通电阻、C取为104瓷片电容。
7.系统测试
7.1测试结果
在逆变器输出端接LC滤波和负载进行测试，负载为333Ω的纯阻性负载，负载两端的输出波形如图17（输入电压为150V）：
测得的数据及根据测量数据计算所得的值如表1所示：
表 1测试数据
输入电压
输出电压
输入电流
输出电流
输入功率
输出功率
效率
50.0 38.2 0.12 0.07 6.00 2.67 44.6%
75.0 57.7 0.20 0.13 15.0 7.50 50.1%
100 82.3 0.28 0.21 28.0 17.3 61.7%
125 100 0.38 0.27 47.5 27.1 56.9%
150 124 0.44 0.32 66.0 39.7 60.2%