基于avr控制的逆变电路设计--毕业设计论文.doc

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基于AVR控制的逆变电路设计 2016.5.4 摘要逆变电源是一种采用电力电子技术进行电能变幻的装置，主要应用与银行、通信、医院、金融等重要机构。设计内容包括逆变电路原理分析、微机控制电路设计、主电路设计、主要开关器件驱动电路设计，系统抗干扰设计，保护设计，主电路设计采用开关频率高导通压降低功耗低的绝缘栅双极晶体管AVR。逆变电源输入输出都经过变压器进行电气隔离，使整个电路系统与外接电网和负载完全电气隔离。电源保护电路主要有过流保护、过压保护、短路保护，通过将主电路中的电压电流信号反馈到控制电路中，实现系统自我保护功能。为保证输出稳定的交流电压，对交流输出电压进行取样，经过采样电路处理反馈到控制电路中进行分析，使输出电压幅值稳定在规定范围内。关键词：逆变电源；AVR；微机控制；保护电路；设计方案目录一、AVR简介二、逆变电路设计概述 1.直流端调压 2.逆变器内部调压三、AVR 单片机简介及芯片介绍（一）AVR 单片机简介 1.AVR 系列单片机四、AVR 单片机的主要特点五、逆变电路温度控制系统方案（一）系统方案介绍六、AVR控制的逆变电路设计方案 1、总体设计框图 2、SPWM方案选择 2.1、PWM电源芯片方案 2.2、CPU软件方案 3.系统硬件电路设计 3.1 CPU控制器 3.2 驱动和逆变电路 3.3 滤波电路 3.4 推挽升压电路 4.系统软件设计 5.实验结果结论参考文献一、AVR简介 AVR单片机是1997年由ATMEL公司研发出的增强型内置Flash的RISC(Reduced Instruction Set CPU) 精简指令集高速8位单片机。AVR的单片机可以广泛应用于计算机外部设备、工业实时控制、仪器仪表、通讯设备、家用电器等各个领域。 1997年，由Atmel公司挪威设计中心的A先生和V先生，利用Atmel公司的Flash新技术，共同研发出RISC精简指令集高速8位单片机，简称AVR。本段AVR的主要特性高可靠性、功能强、高速度、低功耗和低价位 , 一直是衡量单片机性能的重要指标，也是单片机占领市场、赖以生存的必要条件。早期单片机主要由于工艺及设计水平不高、功耗高和抗干扰性能差等原因，所以采取稳妥方案：即采用较高的分频系数对时钟分频，使得指令周期长，执行速度慢。以后的 CMOS单片机虽然采用提高时钟频率和缩小分频系数等措施，但这种状态并未被彻底改观(51以及51兼容)。此间虽有某些精简指令集单片机(RISC)问世,但依然沿袭对时钟分频的作法。 AVR单片机的推出，彻底打破这种旧设计格局，废除了机器周期，抛弃复杂指令计算机(CISC)追求指令完备的做法；采用精简指令集，以字作为指令长度单位，将内容丰富的操作数与操作码安排在一字之中(指令集中占大多数的单周期指令都是如此)，取指周期短，又可预取指令，实现流水作业，故可高速执行指令。当然这种速度上的升跃，是以高可靠性为其后盾的。 AVR单片机硬件结构采取8位机与16位机的折中策略，即采用局部寄存器存堆(32个寄存器文件)和单体高速输入/输出的方案(即输入捕获寄存器、输出比较匹配寄存器及相应控制逻辑)。提高了指令执行速度(1Mips/MHz)，克服了瓶颈现象，增强了功能；同时又减少了对外设管理的开销，相对简化了硬件结构，降低了成本。故AVR单片机在软/硬件开销、速度、性能和成本诸多方面取得了优化平衡，是高性价比的单片机。 AVR单片机内嵌高质量的Flash程序存储器，擦写方便，支持ISP和IAP，便于产品的调试、开发、生产、更新。内嵌长寿命的EEProm可长期保存关键数据，避免断电丢失。片内大容量的RAM不仅能满足一般场合的使用，同时也更有效的支持使用高级语言开发系统程序，并可像MCS-51单片机那样扩展外部 RAM。 AVR单片机的I/O线全部带可设置的上拉电阻、可单独设定为输入/输出、可设定（初始）高阻输入、驱动能力强（可省去功率驱动器件）等特性，使的得I/O口资源灵活、功能强大、可充分利用。 AVR单片机片内具备多种独立的时钟分频器，分别供URAT、I2C、SPI使用。其中与8/16位定时器配合的具有多达10 位的预分频器，可通过软件设定分频系数提供多种档次的定时时间。AVR单片机独有的“以定时器/计数器（单）双向计数形成三角波，再与输出比较匹配寄存器配合，生成占空比可变、频率可变、相位可变方波的设计方法(即脉宽调制输出PWM)”更是令人耳目一新。增强性的高速同/异步串口，具有硬件产生校验码、硬件检测和校验侦错、两级接收缓冲、波特率自动调整定位（接收时）、屏蔽数据帧等功能，提高了通信的可靠性，方便程序编写，更便于组成分布式网络和实现多机通信系统的复杂应用，串口功能大大超过MCS-51/96单片机的串口，加之AVR单片机高速，中断服务时间短，故可实现高波特率通讯。面向字节的高速硬件串行接口TWI、SPI。TWI与I2C接口兼容，具备ACK信号硬件发送与识别、地址识别、总线仲裁等功能，能实现主/从机的收/发全部4种组合的多机通信。SPI支持主/从机等4种组合的多机通信。 AVR单片机有自动上电复位电路、独立的看门狗电路、低电压检测电路BOD，多个复位源(自动上下电复位、外部复位、看门狗复位、BOD复位)，可设置的启动后延时运行程序，增强了嵌入式系统的可靠性。 AVR单片机具有多种省电休眠模式，且可宽电压运行（5-1.8V），抗干扰能力强，可降低一般8位机中的软件抗干扰设计工作量和硬件的使用量。 AVR单片机技术体现了单片机集多种器件(包括FLASH程序存储器、看门狗、EEPROM、同/异步串行口、TWI、SPI、A/D模数转换器、定时器/计数器等)和多种功能(增强可靠性的复位系统、降低功耗抗干扰的休眠模式、品种多门类全的中断系统、具输入捕获和比较匹配输出等多样化功能的定时器/计数器、具替换功能的I/O端口…… )于一身，充分体现了单片机技术的从“片自为战”向“片上系统SoC”过渡的发展方向。综上所述，AVR单片机博采众长，又具独特技术，不愧为8位机中的佼佼者。编辑本段AVR 最大特点 ● 哈佛结构，具备1MIPS / MHz的高速运行处理能力； ● 超功能精简指令集（RISC），具有32个通用工作寄存器，克服了如8051 MCU采用单一ACC进行处理造成的瓶颈现象； ● 快速的存取寄存器组、单周期指令系统，大大优化了目标代码的大小、执行效率，部分型号FLASH非常大，特别适用于使用高级语言进行开发； ● 作输出时与PIC的HI/LOW相同，可输出40mA（单一输出），作输入时可设置为三态高阻抗输入或带上拉电阻输入，具备10mA-20mA灌电流的能力； ● 片内集成多种频率的RC振荡器、上电自动复位、看门狗、启动延时等功能，外围电路更加简单，系统更加稳定可靠； ● 大部分AVR片上资源丰富：带E2PROM，PWM，RTC，SPI，UART，TWI，ISP，AD，Analog Comparator，WDT等； ● 大部分AVR除了有ISP功能外，还有IAP功能，方便升级或销毁应用程序 AVR系列单片机的选型 AVR单片机系列齐全,可适用于各种不同场合的要求。AVR单片机有3个档次: 低档Tiny系列AVR单片机: 主要有Tiny11/12/13/15/26/28等；中档AT90S系列AVR 单片机: 主要有AT90S1200/2313/8515/8535等； (正在淘汰或转型到Mega中) 高档ATmega系列AVR单片机: 主要有ATmega8/16/32/64/128（存储容量为8/16/32/64/128 KB）以及ATmega8515/8535等。 AVR也是自动电压调节器的缩写 Stanford AVR SX440，AVR Studio ATMEL的AVR单片机的集成环境汇编级开发调试软件，完全免费。ATMEL AVR Studio(IDE) ,包括了AVR Assembler、AVR Studio调试功能、AVR Prog串行、并行下载功能和JTAG ICE仿真等功能。二、逆变电路设计概述逆变电路输出电压基波方均根值随外加控制信号电压的大小作连续调节。逆变电路的基本功能固然是将直流电能改变成所需频率的交流电能，但含逆变电路的工业特殊交流电源，除了必须具备变频功能之外，还要求其出端电压在一定范围内连续可调。例如，为了防止交流电动机磁路饱和，用于变频调速的电源输出电压需要与工作频率同步调节,以保持U/f值为常数（其中U 为电源输出基波电压方均根值,f为工作频率）。为了适应不同工件和工艺规范的需要，用于感应加热的电源输出功率需要在一定范围内连续可调（相当于电源输出电压可调）。为了在电网和负载波动条件下维持输出电压恒定，各种恒压电源（如不停电电源等）必须具备输出电压快速调节的功能等等。截至20世纪80年代，已发展了多种调压方式以适应不同场合的要求，主要有直流端调压和逆变器内部调压两类。 1.直流端调压逆变输出电压的调节由直流电压为可调来实现。这时逆变器仅具有变频功能，而直流侧则具有可控整流的功能（见相控整流电路和直流变换电路）。该功能可由以下电路结构实现： ①相控整流电路； ②不控整流电路加直流斩波电路； ③斩控整流电路； ④交流调压电路加不控整流电路。较常用的是前两种。 2.逆变器内部调压直流端采用不控整流电路。直流电压不变，逆变输出电压的调节在逆变器内部实现。这时逆变器兼具变频和调压两种功能。这种调压方式较之直流端调压具有主电路结构简单、电网侧功率因数高、电压调节动态响应快等优点，因而得到更多的应用。逆变电路内部调压功能以调压范围和线性度等工作指标来衡量。但由于在调压过程中也会影响逆变输出电压的谐波含量，而谐波含量的高低对逆变器出端滤波器容量、体积和重量、整机效率、输出功率都有影响，因此在评价各种调压方式时，除了考虑上述调压功能之外，还要兼顾谐波含量的影响。常见的逆变器内部调压方式有以下两种。 ①桥内移相调压方式。各桥臂用自关断元件的通用符号表示，其控制极脉冲分布状态如图1b。由图可见，ug1和ug4、ug2和ug3保持相位互补关系, 但 ug3和ug2分别引前于ug1和ug4某一电角度θ，该角度在0°～180°范围内连续可调。图1a中虚线框A内两臂称为基准臂，B内两臂则称为移相臂。改变移相臂对基准臂的相位差θ即可改变输出电压波形，从而改变输出电压基波方均根值。对输出电压进行分析，可得式中n为正奇数,τ为脉冲宽度。上式表明，改变参数τ（相当于改变相移角θ）,即可改变各次谐波幅值。其中基波方均根值可表示为桥内移相调压方式的优点是控制简单,调压线性度好,但输出电压谐波含量较大。 ②正弦脉宽调制(SPWM)调压方式：仍以单相电压型逆变电路为例（图2a），为简单计，各桥臂仍用自关断元件（如GTO、 GTR和 Power MOSFET等，若采用普通晶闸管则需附加换流电路），显然，主电路结构与图1完全相同，脉宽调制（英文缩写 PWM）控制方式是高频电力电子电路常用的控制方式。在逆变电路的范围内，它可视为频控方式与斩控方式的结合，其基本思路是使电路中可控元件以远高于逆变器输出频率 f 的载波频率 fc开关工作,而可控元件在每一载波周期 (Tc＝1/fc)中的占空比D(D＝τ/Tc，τ为元件导通时间，即控制极脉冲宽度)则受控于控制信号ug的幅值，因此所谓正弦波脉宽调制（英文缩写SPWM）是指在一个逆变周期T(T＝1/f)中,脉宽τ随时间按正弦规律变化，即式中K为比例常数，是控制信号幅值。图2b为门极脉冲的形成方式，其脉宽τ由载波信号uc（三角波）和调制信号ug（正弦波）的交点决定。图2a桥左侧虚线框A的导电臂称为频控臂（含T1和T4），由调制频率f控制；虚线框B的臂（含T2和T3）称为斩控臂,由载波频率fc控制。逆变桥输出电压u0的波形如图2c。由图可见，u0的脉冲个数由比值fc/f决定，u0的脉宽随时间按正弦变化,τ(t)值则取决于比值/Ucm，Ucm为载波电压信号幅值。改变实现调压的目的。的值即可改变τ(t),从而改变逆变输出电压基波方均根值 SPWM调压方式的优点是低次谐波含量低、调压线性度好，但输出电压低，即在同一直流电压Ud值下。三、AVR 单片机简介及芯片介绍（一）AVR 单片机简介 1.AVR 系列单片机 ATMEL 公司的AVR 单片机有三个系列的产品。为满足不同的需求和应用， ATMEL 公司对AVR 单片机的内部资源进行了相应的扩展和删减，推出了tinyAVR、low power AVR 和megaAVR，分别对应低、中、高三个不同档次数十种型号的产品三个系列的所有型号的AVR 单片机，其内核都是相同的，指令系统兼容。只是在内部资源的配备（存储器容量的大小等）、以及片内集成的外围接口的数量和功能上有所不同。 tinyAVR 系列的AVR 内部的资源相对少一些，引脚也少。适合应用在家用电器、简单的控制方面的应用，如：空调、冰箱、微波炉、烟雾报警器等。 mega 系列单片机的性能不仅优越，同时也有非常好的性能价格比。引脚数最少(28 个引脚)的ATmega8，目前在我国国内市场上的价格不超过10 元人民币，却有1K 的SRAM、8K 的Flash、512 个字节的E2PROM，2 个8 位和1 个16 位共3 个超强功能的定时器/计数器，以及USART、SPI、8 路10 位ADC、WDT、RTC、ISP、IAP、TWI（I2C）、片内高精度RC 振荡器等多种功能的接口和特性。 ATmega2560 是目前AVR 中配置最全、功能最强的一款。它的引脚数最多(100 个引脚)，在片内集成了8K 字节的SRAM、256K 字节的Flash、4K 字节的EEPROM，支持64K 空间的外部并行扩展，2 个8 位和4 个16 位共6 个超强功能的定时器/计数器，以及4 路USART、SPI、多路10 位ADC、WDT、RTC、ISP、IAP、TWI（I2C）、片内高精度RC 振荡器等多种功能的接口和特性，适合高档电子产品的应用。 AVR 采用了RISC 结构，其在速度、内存容量、外围接口的集成化程度、以及向串行扩展，更适合使用高级语言编程的等众多的特性，以及其所使用的开发技术和防真调试技术等方面，都充分体现出和代表了当前单片嵌入式系统发展的趋势。也正是由于这些显著特点，和具有极高的性价比，使得AVR 得到广泛的应用，在短时间内成为市场上的主流芯片之一。四、AVR 单片机的主要特点 AVR 单片机吸取了PIC 及8051 等单片机的优点，同时在内部结构上还作了一些重大改进，其主要的优点如下： 1.程序存储器为价格低廉、可擦写1 万次以上、指令长度单元为16 位(字)的FlashROM（即程序存储器宽度为16 位，按8 位字节计算时应乘2）。而数据存贮器为8 位。因此AVR 还是属于8 位单片机。 2.采用CMOS 技术和RISC 架构，实现高速(50ns)、低功耗(μA)、具有SLEEP(休眠)功能。AVR 的一条指令执行速度可达50ns(20MHz)，而耗电则在1uA～2.5mA 间。AVR 采用Harvard结构，以及一级流水线的预取指令功能，即对程序的读取和数据的操作使用不同的数据总线，因此，当执行某一指令时，下一指令被预先从程序存储器中取出，这使得指令可以在每一个时钟周期内被执行。 3.高度保密。可多次烧写的Flash 且具有多重密码保护锁定(LOCK)功能，因此可低价快速完成产品商品化，且可多次更改程序(产品升级)，方便了系统调试，而且不必浪费IC 或电路板，大大提高了产品质量及竞争力。 4.工业级产品。具有大电流10～20mA(输出电流)或40mA(吸电流)的特点，可直接驱动LED、SSR 或继电器。有看门狗定时器(WDT)安全保护，可防止程序走飞，提高产品的抗干扰能力。超功能精简指令。具有32 个通用工作寄存器(相当于8051 中的32 个累加器)，克服了单一累加器数据处理造成的瓶颈现象。片内含有128-4K 字节SRAM，可灵活使用指令运算，适合使用功能很强的C 语言编程，易学、易写、易移植。 5.程序写入器件时，可以使用并行方式写入(用编程器写入)，也可使用串行在线下载 (ISP)、在应用下载（IAP）方法下载写入。也就是说不必将单片机芯片从系统板上拆下拿到万用编程器上烧录，而可直接在电路板上进行程序的修改、烧录等操作，方便产品升级，尤其是对于使用SMD 表贴封装器件，更利于产品微型化。 6.通用数字I/O 口的输入输出特性与PIC 的HI/LOW 输出及三态高阻抗HI-Z 输入类同，同时可设定类同与8051 结构内部有上拉电阻的输入端功能，便于作为各种应用特性所需(多功能I/O 口)，AVR 的I/O 口是真正的I/O 口，能正确反映I/O 口的输入/输出的真实情况。 7.单片机内集成有模拟比较器，可组成廉价的A/D 转换器。 8.像8051 一样，有多个固定中断向量入口地址，可快速响应中断，而不是像PIC 一样所有中断都在同一向量地址，需要以程序判别后才可响应，这会浪费且失去控制时机的最隹机会。 9.同PIC 一样，带有可设置的启动复位延时计数器。AVR 单片机内部有电源上电启动计数器，当系统RESET 复位上电后，利用内部的RC 看门狗定时器，可延迟MCU 正式开始读取指令执行程序的时间。这种延时启动的特性，可使MCU 在系统电源、外部电路达到稳定后再正式开始执行程序，提高了系统工作的可靠性，同时也可节省外加的复位延时电路。 10.具有多种不同方式的休眠省电功能和低功耗的工作方式。 11.许多AVR 单片机具有内部的RC 振荡器，提供1/2/4/8MHz 的工作时钟，使该类单片机无需外加时钟电路元器件即可工作，非常简单和方便。 12.有多个带预分频器的8 位和16 位功能强大的计数器/定时器（C/T），除了实现普通的定时和计数功能外，还具有输入捕获、产生PWM 输出等更多的功能。 13.性能优良的串行同/异步通讯USART 口，不占用定时器。可实现高速同/异步通信。 14.Mega8515 及Mega128 等芯片具有可并行扩展的外部接口，扩展能力达64KB。 15.工作电压范围宽2.7V～6.0V，具有系统电源低电压检测功能，电源抗干扰性能强。 16.有多通道的10 位A/D 及实时时钟RTC。许多AVR 芯片内部集成了8 路10 位A/D 接口，如：mega8、mega16等。 17.AVR 单片机还在片内集成了可擦写10 万次的EEPROM 数据存储器，等于又增加了一个芯片，可用于保存系统的设定参数、固定表格和掉电后的数据的保存。即方便了使用，减小了系统的空间，又大大提高了系统的保密性。五、逆变电路温度控制系统方案（一）系统方案介绍本系统是一个简单的温度控制系统，以高速AVR系列单片机中的MEGA16为主控制器，采用DS18B20温度传感器实时采集被控对象的温度信息，采集到的温度信息经转换后送至显示电路进行显示，同时送至主控制器，主控制器根据按照预设的控制规律进行处理并输出控制信号驱动执行机构作出相应动作使温度回到设定范围并维持。温度控制系统的整体设计方案包括硬件设计和软件设计。本系统的硬件方案以单片机微控制器为核心，外接晶振，电源，复位电路，温度测量电路，键盘扫描电路，显示电路，报警电路，执行电路等组成。硬件方案框图如下图所示。本系统的软件方案采用PID控制规律，通过改变AVR单片机输出PWM 波形的占空比实现对直流电动机转速的调节，从而改变散热风扇的转速进行温度控制。主控制器模块：系统核心。温度扫描模块：采用美国DALLAS半导体公司生产的18B20温度传感器，直接采集温度信息。温度显示模块：外接LED数码管显示测量的实时温度。键盘扫描模块：设定温度最高限、最低限，设定温度值的增加和减小功能键。温度控制执行模块：采用PWM对风扇的转速进行调节。图4-1 系统框图本系统拟实现以下功能通过键盘设定温度控制的范围，温度传感器连续对被控对象的温度进行采集。 1.当温度传感器检测到被控对象的温度在设定范围内时，散热风扇低速运行，并显示当前温度； 2.当温度传感器检测到被控对象的温度高于设定时，散热风扇根据主控制器的PWM波形高速运行；并显示当前温度； 3.当温度传感器检测到被控对象的温度低于设定时，散热风扇停止运行，系统发出报警信号，并显示当前温度。六、AVR控制的逆变电路设计方案 1、总体设计框图如图1 所示，逆变器系统由升压电路、逆变电路、控制电路和反馈电路组成。低压直流电源DC12V经过升压电路升压、整流和滤波后得到约DC170V高压直流电，然后经全桥逆变电路DC/AC转换和LC滤波器滤波后得到AC110V的正弦交流电。逆变器以AVR控制器为控制核心，输出电压和电流的反馈信号经反馈电路处理后进入AVR处理器的片内AD，经AD转换和数字PI运算后，生成相应的SPWM脉冲信号，改变SPWM的调制比就能改变输出电压的大小，从而完成整个逆变器的闭环控制。 2、SPWM方案选择 2.1、PWM电源芯片方案采用普通的PWM电源控制芯片，如SG3525、TL494、KA7500等，此类芯片的优点是能够直接的产生脉宽调制信号，但是它缺点是波形线性不好，而且振荡发生器是依赖充放电电路而产生波形，当要PWM芯片产生SPWM信号需要附加额外很多电路。 2.2、CPU软件方案采用CPU产生SPWM脉冲，如单片机、AVR或DSP等，此种方法的优点是脉宽可以通过软件的方式来调节，不仅精度较高，而且外围电路也很简单便宜。终上所述，选择STM32F107（AVR）完成SPWM脉冲的产生和整个逆变器的控制。 3.系统硬件电路设计 3.1 CPU控制器 CPU 是整个逆变器的核心部分，主要负责反馈信号的采集、数字PI闭环计算、PWM波输出、参数设置和外部通信。CPU采用的是ST公司最新推出的 STM32F107系列AVR芯片。该系列芯片采用AVR公司32位的Cortex M3为核心，最高主频为72MHz，Cortex核心内部具有单周期的硬件乘法和除法单元，所以适合用于高速数据的处理。芯片具有三个独立的转换周期，最低为1μs的高速模数转换器，三个独立的数模转换器带有各自独立的采样保持电路，所以特别适合三相电机控制、数字电源和网络应用。芯片还带有丰富的通讯单元，包括1个以太网接口、5个异步串行接口、1个USB从器件、1个CAN器件、I2C和SPI等模块。 3.2 驱动和逆变电路逆变主电路如图2所示采用基于H桥的单相全桥逆变电路。单相全桥逆变电路主要由Q1、Q2、Q3、Q4四个MOSFET构成。在AC于OUT之间如果加入负载就构成了逆变回路。控制Q1、Q2、Q3、Q4按一定的顺序导通、截止就能够得到所要的正弦波形。对于本设计，开关管的选择主要以它的额定电压和额定电流为依据。这里选择额定电压为500V，额定电流为20A的IRFP460N沟道增强型MOS管为开关管。可满足设计的要求。为了限制MOSFET门极的驱动电流，需要在门极串联限流电阻，防止由过流导致的器件损坏。 3.3 滤波电路经过两路SPWM信号的驱动在负载电阻上产生的电压波形是按正弦规律变化的方波。它是一个双极性的SPWM波形。实际需要的是频率为50Hz的正弦波，因此需要将SPWM波进行滤波。一般的PWM逆变器采用LC低通滤波器。对于LC滤波器的设计，首先考虑滤波器的截止频率，LC滤波器的截止频率见式（1）。综合考虑滤波器输出电压谐波失真度、系统的动态响应以及体积、重量等因素，选取截止频率，选取。 3.4 推挽升压电路推挽升压电路采用两个参数相同的MOSFET管和升压变压器组成，推挽变压器的特点是效率高，损耗低，适用于低输入高输出。推挽升压电路如图3所示，采用两个MOS管分别开通的结构，选取IPRF250场效应管，额定电流为30A，额定电压为250V，在可以满足要求的同时内阻较小，是最为合理的选择。 4.系统软件设计 CPU主要功能是完成闭环PI控制算法、发送SPWM脉冲、故障保护、数据显示和远程通信。系统软件主要是对STM32芯片的编程，开发环境采用德国Keil公司KeiluVision4软件，编程语言采用C语言。程序由主程序和若干子程序：通信程序、采样子程序、PWM中断程序、显示程序等组成。进入PWM中断后，首先对各路反馈信号进行采集和处理，该流程图如图4 所示，然后经数字PI调节器运算后产生PWM脉冲输出，经驱动电路隔离放大后驱动MOSFET，实现整个逆变电源系统的闭环控制。逆变器采用全数字控制，所有参数均能通过显示面板进行设置，数码管够实时显示逆变器系统的输入电压、输入电流、输出电流、输出电压、运行状态、故障信息等，当发生故障时，CPU将所有PWM脉冲全部封锁，然后将过压、过流、过载等故障信息显示出来，并且蜂鸣器发声报警。 5.实验结果其中图5（a）是CPU发出的两路互补对称的SPWM脉冲波形，死区时间是3us；图5（b）是全桥逆变电路其中一个桥臂上下MOSFET的驱动波形；图 5（c）是逆变器输出交流正弦电压波形；图5（d）是逆变器电流输出波形。从图中我们可看出逆变器输出电压波形几乎不失真，输出电流THD控制在5%以内，达到了很好的控制效果。总结本文提出的一种AVR控制的逆变器的设计方案，是基于AVR（STM32F107）的全数字控制的逆变器，其具有高精度、小体积、全数字等特点，所有电源参数直接通过人机界面设定并存储，并具备与上位机远程通信的功能。实验表明，该方案中做设计的逆变器能够实现软启动功能，当出现过流、过压、过载情况时，能够迅速封锁PWM脉冲和关断MOSFET，并及时将故障信息显示出来，实现了逆变器的智能化。参考文献 [1] AVR单片机开发从入门到精通温正，何嘉扬，赵志鹏编——北京：中国电力出版社 2009 [2]ATmega系列单片机原理及应用-C语言教程海涛主编——北京：机械工业出版社，2008.1 [3]AVR高速嵌入式单片机原理与应用耿德根，宋建国，马潮，叶勇建编著——北京：北京航空航天大学出版社，2002 [4]AVR-GCC与AVR单片机C语言开发吴双力，崔剑，王伯岭编——北京：北京航空航天大学出版社，2004. [5]AVR单片机应用设计丁化成，耿德根，李君凯——北京：北京航空航天大学出版社，2002. [6]AVR单片机嵌入式系统原理与应用实践马潮——北京：北京航空航天大学出版社，2007. [7]AVR单片机入门与实践李泓——北京：北京航空航天大学出版社，2008. [8]AVR单片机C语言开发入门与指导沈文，詹卫前——北京：清华大学出版社，2003. [9]AVR嵌入式系统基础教程周立功——北京：北京航空航天大学出版社，2005. [10] AVR单片机与CPLD/FPGA综合应用入门黄任北京：北京航空航天大学出版社，2004. [11]AVR系列单片机C语言编程与应用金春林，邱慧芳，张皆喜——北京:清华大学出版社，2003. [12]ATmega单片机应用与开发刘兰香，张秋生编——北京：机械工业出版社，2006 [13]ATmega16技术手册 [14]DS18B20技术手册 [15]单片机原理及应用张毅刚主编，高等教育出版社，2003/12 [16]DS18B20高精度多点温度检测显示系统[J]，余威明仪表技术，2007/3 [17DS18B20在单片机测控系统中的应用[J]，明德刚贵州大学学报，2006/12 [18]基于单片机的温度智能控制系统的实现和设计[D]，陈忠华大连理工大学硕士论文，中国优秀硕士学位论文全文数据库，2007 致谢毕业设计终于接近尾声，作为大学阶段一次重要的学习经历我感觉自己受益非浅。本次设计是在姜凯老师的指导下完成的。在毕业设计期间，无论是确定工作方案、收集资料还是撰写论文，我都得到了姜老师的全力帮助和耐心指导。在论文完成之际，我首先要向我的指导老师姜凯表达我最诚挚的谢意，感谢姜老师在整个毕业设计过程中耐心细致的指导！感谢姜凯老师不辞劳苦地在我设计期间在理论和实践各个方面对我的有益的建议和具体指导，他诲人不倦的精神和对我的谆谆教导，使我受益匪浅；他严谨的治学态度，积极的进取精神，平易近人的工作作风，使我钦佩不已。其次要感谢在设计中给予我帮助和支持的所有同学们，他们与我就论文中许多问题作深入细致地讨论，并且给我提出很多宝贵的建议。大学四年的生活转眼就要结束了，这几年是我人生中最重要也是最美好的时间。在大学里，我不仅学到了丰富的专业知识，也学到了终身受用的积极的生活态度。母校严谨的学风和老师的广博丰富的知识令我敬佩。此时此刻，我要感谢机电工程系的全体老师几年来对我的指导和帮助，他们广博精湛的学识，严谨的治学态度使我得到的不仅是知识，还有他们对知识孜孜不倦的追求精神及做人的品质，这将使我终身受益。最后，我特别向百忙之中抽出宝贵时间来评阅这篇论文的各位专家和评委致以衷心的感谢。 1. 基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究 2. 基于单片机的嵌入式Web服务器的研究 3. MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究 4. 基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制 5. 基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究 6. 基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器 7. 单片机控制的二级倒立摆系统的研究 8. 基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现 9. 基于单片机的蓄电池自动监测系统 10. 基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究 11. 基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究 12. 基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发 13. 基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制 14. 基于单片机的自动找平控制系统研究 15. 基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发 16. 基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发 17. 模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现 18. 一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制 19. 基于双单片机冲床数控系统的研究 20. 基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制 21. 基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制 22. 基于单片机的软起动器的研究和设计 23. 基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究 24. 基于单片机的机电产品控制系统开发 25. 基于PIC单片机的智能手机充电器 26. 基于单片机的实时内核设计及其应用研究 27. 基于单片机的远程抄表系统的设计与研究 28. 基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制 29. 基于微型光谱仪的单片机系统 30. 单片机系统软件构件开发的技术研究 31. 基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制 32. 基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制 33. 基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用 34. 基于单片机的光纤光栅解调仪的研制 35. 气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制 36. 基于单片机的数字磁通门传感器 37. 基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究 38. 基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究 39. 单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制 40. 基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪 41. 基于单片机的电机运动控制系统设计 42. Pico专用单片机核的可测性设计研究 43. 基于MCS-51单片机的热量计 44. 基于双单片机的智能遥测微型气象站 45. MCS-51单片机构建机器人的实践研究 46. 基于单片机的轮轨力检测 47. 基于单片机的GPS定位仪的研究与实现 48. 基于单片机的电液伺服控制系统 49. 用于单片机系统的MMC卡文件系统研制 50. 基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究 51. 基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究 52. 单片机控制的后备式方波UPS 53. 提升高职学生单片机应用能力的探究 54. 基于单片机控制的自动低频减载装置研究 55. 基于单片机控制的水下焊接电源的研究 56. 基于单片机的多通道数据采集系统 57. 基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制 58. 基于单片机的红外测油仪的研究 59. 96系列单片机仿真器研究与设计 60. 基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造 61. 基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现 62. 基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制 63. 基于单片机的气体测漏仪的研究 64. 基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器 65. 基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究 66. 基于单片机的膛壁温度报警系统设计 67. 基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计 68. 基于单片机船舶电力推进电机监测系统 69. 基于单片机网络的振动信号的采集系统 70. 基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究 71. 基于单片机的叠图机研究与教学方法实践 72. 基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现 73. 基于AT89S52单片机的通用数据采集系统 74. 基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究 75. 机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统 76. 基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究 77. 基于单片机系统的网络通信研究与应用 78. 基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究 79. 基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究 80. 基于双单片机冲床数控系统的研究与开发 81. 基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究 82. 基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究 83. 基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现 84. 变频调速液压电梯单片机控制器的研究 85. 基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现 86. 基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现 87. 单片机嵌入式以太网防盗报警系统 88. 基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现 89. 单片机监测系统在挤压机上的应用 90. MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用 91. 基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用 92. 单片机在高楼恒压供水系统中的应用 93. 基于ATmega16单片机的流量控制器的开发 94. 基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设

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