謝長征 蔡世英

     來源：《電子技術應用》

     摘要：介紹變頻器專用仿真器的設計開發。硬件設計方面，介紹了芯片的選擇，重點論述三對pwm波形發生器、保護電路和信號輸入輸出電路，并選擇并口與上位機通信；軟件設計方面，仿真器與上位機的通訊使用同步串行通訊（spi），軟件依據此通訊協議而設計，使用32位命令-地址-數據方式。此仿真器也可直接用于變頻控制，實現使用證明，此仿真器優于其它通用型仿真器。

     關鍵詞：變頻器

     仿真器 pwm波形

     市面上各種仿真器應有尺有，但這些仿真器是通用性的，對于使用8xc196mc作為變頻器專用芯片的開發人員來說，卻并不那么好用，甚至有一定的障礙，因為仿真器的有些端口已被仿真系統使用，用戶就不能再使用這些端口。

     下面依據變頻器開發的一些要求設計簡單好用的8xc196mc仿真器，重點是三相波形發生器（wg）及保護（extint）電路。8xc196mc和其他的芯片比較，一個最顯著的特點是它的wg電路。wg是使8xc196mc適合于電機控制的主要片內外圍電路，其與專用三相波形發生器芯片hef4752相似，但它的功能更強，使用起來更方便，占用cpu時間更少。wg可產生三對具有同一載波（三角波或正向鋸齒波可選）但占空比各自可編程的pwm波形，每對pwm波形的互補的。其間的死區時間（不重迭激活時間）、輸出極性和輸出組合均可編程。載波周期和各相的占空比的修改方式以及每個載波周期中斷請求次數也可編程。當被wg驅動的外設發生故障時，其保護電路立即硬件關閉wg的輸出，并提出中斷請求。當用wg的三對pwm波形（經隔離放大）來驅動三相逆變器時，可實現交流電機變頻調速或其他交直流調速方案。

     1 硬件設計方案

     為了簡化仿真器r設計，使用87c196mc作仿真器開發芯片，這樣可以利用其內部的eprom。內部的eprom可以作為仿真器的監控程序（要求正確無誤），外部的ram可以作為仿真器的用戶程序。內部epromr主要任務是將用戶程序、數據送到外部ram中或從ram中讀取程序、數據因為87c196mc在運行內部eprom程序時，外部的p3、p4、p5口可以設置為i/o口，這樣就可以控制這三個i/o口來控制ram數據的寫入或讀出，此時p3、p4口需要接上拉電阻），在傳送用戶程序時從內部eprom處執行程序（將ea=1后復位）。傳送完用戶程序后，再從外部ram處執行程序（將ea=0后復位）。另外，為了使用方便，使用一個8255作為鍵盤掃描和動態顯示擴展芯片，分配重復地址0ff00～0ffff共156個地址空間。8255的pb口用來作為驅動數碼管8段碼的信號，pc下口作為驅動數碼管4位碼的信號，同時作為鍵盤掃描輸出信號，pc上口其中3位作為鍵盤掃描輸入信號，這樣就有4個動態顯示的數碼管和12個鍵組成的鍵盤，已能滿足大部分的開發要求。8255其余端口可留給用戶擴展使用。ram使用32k（程序數據共同占用），地址為0000～7fff，這樣大的空間已經能滿足幾乎所有的開發應用，剩下8000～feff的31.75k留給用戶擴展使用。

     2 仿真器硬件設計

     硬件設計要求將wg波形發生器的輸出口（產生三對pwm波形用來驅動三對逆變器）、a/d轉換輸入口（用于反饋電流、反饋轉速、電位器電壓設置、電位器頻率設置等的輸入）、多功能p2口（用戶可以利用它作一些如電源開關、報警、轉速捕獲及串行通訊等）、保護電路輸入開關、報警、轉速捕獲及串行通訊等）、保護電路輸入引腳extint（它和外部中斷共用同一引腳，用來接受外設的故障信號，并同時提出中斷請求）留給用戶，另外安排鍵盤和顯示（使用8255擴展）。為了用戶使用方便，這些口都必須使用標準的接口插槽。仿真器與計算機進行通訊，才能將程序或數據寫入或讀自仿真器的ram，所以仿真器本身需要通訊接口。為了不占用用戶端口，強制使用8位總線方式，這樣就多出了p5.6（buswidth）和p5.4引腳，如果使用簡單的同步帶時鐘反饋串行通訊方式與計算機連接，使用計算機并口（計算機并口操作簡單，并且有輸出鎖存器，還可以控制reset、ea等引腳，與前面的要示訂符）與仿真器通訊。由于a/d轉換共有13路，一般情況下用戶用不了這么多，所