基于单片机和CPLD的单相半控整流调压系统设计说明.doc

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1、化工学院信控学院专业综合设计说明书基于单片机和CPLD的单相半控整流调压系统设计学生学号：08550108学生：王百慧专业班级：电气0801指导教师：刚职称：副教授起止日期：2011.08.29～2011.09.18化工学院JilinInstituteofChemicalTechnology课程设计任务书一、设计题目：基于单片机和CPLD的单相半控整流调压系统设计二、设计目的1.理解单相半控整流调压基本原理；2.掌握晶闸管、复杂可编程器件CPLD和MSP430单片机使用方法；3.理解过零鉴相信号的获取和触发信号产生原理，掌握CPLD器件的VHDL语言程序编程方法。4.掌握单相半控整流

2、调压程序和系统监控程序设计方法和C430编程方法。三、设计任务及要求1.设计单相半控整流调压系统硬件电路；2.设计单相半控整流调压系统CPLD触发信号发生程序；3.设计调压系统单片机监控程序；4.制作单相半控整流调压系统，实现直流5V-50V调压，撰写设计说明书。四、设计时间及进度安排设计时间共三周（2011.08.29～2011.09.17）具体安排如下表：周次设计容设计时间第一周学习复杂可编程器件CPLD和MSP430单片机使用方法，查找相关资料。设计基于单片机和CPLD的单相单相半控整流调压系统电路图。2011.8.29-2011.9.4第二周设计CPLD和MSP430单片机程

3、序和焊装基于单片机和CPLD的单相桥式半控整流调压系统。2011.9.5-2011.9.11第三周完成单相半控整流调压系统调试，编写设计说明书。提交作品及设计说明书，评定专业综合设计成绩。2011.9.12-2011.9.18五、指导教师评语及学生成绩指导教师评语:2011年9月18日成绩指导教师(签字):目录课程设计任务书I第1章绪论11.1实验原理11.2实验目的11.3设计方案11.4总体方案及框图设计1第2章硬件电路设计32.1MSP430系列单片机系统32.1.1MSP430系列单片机主要特点32.1.2MSP430F169单片机结构概述32.1.3低功耗结构42.1.4P

4、IO端口42.2触发控制脉冲发生电路42.3电源电路72.4单相半控整流电路主电路82.5LCM12864液晶显示模块与单片机接口102.5.1单片机与LCM12864接口时序112.5.2LCM12864驱动电路11第3章软件流程设计13第4章使用说明及实验设计144.1系统使用说明144.2实验设计144.3实验结果15结论16参考文献17附录整体设计图18第1章绪论1.1实验原理通过单片机设定触发角度，将信号传给CPLD。通过CPLD的高速晶振计时，控制触发信号触发端，控制单相可控硅开通时间，达到调压目的。1.2实验目的1.理解单相半控整流调压基本原理；2.掌握晶闸管、复杂可编

5、程器件CPLD和MSP430单片机使用方法；3.理解过零鉴相信号获取和触发信号产生原理，掌握CPLD器件的VHDL语言程序编程方法。4.掌握单相半控整流调压程序和系统监控程序设计方法和C430编程方法。1.3设计方案方案1：采用基于单片机和CPLD的单相半控整流调压。这种设计方法采用MSP430最小单片机系统电路和CPLD电路构成的控制信号来触发主电路实现半控蒸馏调压的。这种方法的优点是我们可以能控制触发角，能实现人们需要的的任意触发角调节到需要的电压，更好的达到人机结合，从而可以弥补方案一带来的不足，而且此电路设计简单，对硬件要求不高，准确精度很高。而且没有PWM控制实现的调压带来

6、的麻烦，不需要严格的电容要求，很容易实现，因此广泛采用。方案2：本方案采用单相半控桥式整流调压，在出发电路中采用2个晶闸管，每个回路有2个晶闸管同时导通，这种控制电路的优点是不需要单片机系统，直接通过硬件就可以实现，而且成本很低，能形成比较好的触发脉冲，电路实现简单可靠，不过此种电路不能构成智能化，不能满足人们直观的需求，也就是形成的触发脉冲触发的相角测量不准，用户不能知道准确的触发角，从而给人们的使用带来了不便。方案3：采用PWM控制技术实现单相半控整流调压。此设计方法主要采用调制法和规则采样法，调制法是通过信号波和载波电路调制而成，这种PWM你变电路存在关断信号的死去的时间问题，

7、死去时间的长短受功率开关的影响，所以会给输出的PWM波形带来一定的影响。虽然规则采样是一种应用较广的工程使用的方法，但是与方案二相比其精度没有其高，实现起来比较复杂，输出电压也不易控制，以此不予采用。因此采用方案1。1.4总体方案及框图设计本设计采用单片机MSP430作为相位角的设定系统，用按键设置要设定相角，由LCM12864显示相角、频率等相关参数，通过单片机设定所需要的相角通过P2端口送给CPLD，当CPLD接收设定触发角，再根据CPLD收到鉴相的触