SPMC75F2413A单片机在DC变频空调中的应用
基于凌阳SPMC75F2313A单片机控制的变频调速系统
基于凌阳SPMC75F2313A单片机控制的变频调速系统陶文涛范长城（四川大学电气信息学院610065）摘要：介绍了用凌阳SPMC75F2313A单片机实现的通用型变频器结构，提出了实现变压变频输出SPWM的具体算法——直接数字频率合成技术（DDS），给出了实验的输出波形。
实验结果证明了该方法的有效性。
关键词：变频器变频调速直接数字频率合成1 引言当今变频产业得到了飞速发展，变频调速系统广泛应用在各种电机拖动的场合，以实现速度控制和节能运行，同时对电动设备的运行工况也有极大的改善，在减少电机设备的磨损，延长设备寿命，减少环境噪音，改善设备启动性能，减少启动电流对电网的冲击，起到了明显的作用。
SPMC75系列单片机是凌阳科技公司新近推出高性能的变频MCU，具有很高的性价比，可以广泛应用于变频家电、变频器、工业控制等控制领域，具有广阔的实用情景。
2 系统原理及主要硬件构成图 1变频调速系统构成图1为变频调速系统的构成图。
三相交流电源经整流并向中间的直流环节的滤波储能电容充电，此时逆变器以VVVF方式输出PWM正弦波，实现了电机的软启动并按照指定曲线运行。
在变频调速过程中，当变频器在降频减速运行时，交流电机由于负载惯性作用进入发电状态。
此时交流电机的再生能量经变频器向中间直流环节的储能电容dC充电，使电容端电压升高，出现过电压。
此时制动电阻回路起作用，将电机产生的回馈能量消耗掉。
系统采用凌阳SPMC75F2313A作为主控MCU。
该芯片能够产生三相六路可编程的PWM 波形，可编程的硬件死区插入功能，并且死区时间可以自行设定，芯片内部配备了外部故障输入引脚和过载保护输入引脚，这样大大简化了系统硬件电路的复杂性，提高了系统的快速性并简化了软件的设计。
逆变电路采用PM25RSB120（1200V，25A）智能功率模块，它集成了7路功率器件，其中6路用于逆变，1路用于制动。
键盘使用4个IO口实现32 键盘设计，这样操作面板上将会有6个控制按键。
基于SPMC75F2413单片机的直流双闭环调速系统的设计
基于SPMC75F2413单片机的直流双闭环调速系统的设计陈力;吕亭亭;王凯
【期刊名称】《软件》
【年(卷),期】2011(32)3
【摘要】与交流电动机相比,直流电动机结构复杂,成本高,运行维护困难.但是直流电动机具有良好的调速性能、较大的起动转矩和过载能力强等许多优点,因此在很多行业中应用.在本文中,设计一种基于凌阳单片机的直流双闭环调速系统,并对系统的硬件及软件部分作了具体的介绍及论述.该系统包括转速给定、转速显示、转速检测、电压电流检测和转速控制等.该调速系统容易实现,成本低廉,具有很好的实用价值.
【总页数】3页(P98-100)
【作者】陈力;吕亭亭;王凯
【作者单位】中国矿业大学信电学院,徐州221008;中国矿业大学信电学院,徐州221008;中国矿业大学信电学院,徐州221008
【正文语种】中文
【中图分类】TP27
【相关文献】
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5.基于STM32F407的直流电机双闭环调速系统设计 [J], 施志荣;唐艺明
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单片机在家电控制领域的应用
单片机在家电控制领域的应用家电控制作为单片机应用领域的一个重要方向，已经在现代家庭中得到了广泛的应用。
单片机作为一种集成度高、功耗低、可编程、强大控制能力的微型计算机，能够满足家电控制的各种需求。
本文将主要介绍单片机在家电控制领域的应用，并探讨其在提高家居生活品质、节能环保、智能化等方面的优势。
一、家电控制中单片机的应用在家电控制中，单片机可用于各种家电设备的控制和调节，包括洗衣机、冰箱、空调、热水器等。
单片机通过控制电机、传感器和其他外设，实现对家电设备运行状态、温度、湿度等参数的监测和调节，提供更加智能化的控制体验。
1.1 洗衣机控制单片机在洗衣机控制中发挥着重要作用。
通过单片机的控制，洗衣机可以自动完成各种洗涤、漂洗、脱水等操作，提供更加便捷、省时的洗衣体验。
单片机通过传感器监测洗衣水温、转速、洗涤时间等参数，自动控制洗衣过程的各个环节，实现不同衣物的智能洗涤。
1.2 冰箱控制单片机在冰箱控制中可以实现温度控制、智能化管理等功能。
通过单片机的精确控制，可以实现冷藏室和冷冻室的温度控制，防止食物变质；同时，还可以通过内置的温度传感器，监测冰箱内部温度，并及时调节制冷系统的工作状态，提高冷藏效果和节能效率。
1.3 空调控制单片机在空调控制中扮演着重要角色。
通过单片机的控制，空调可以根据用户需求自动调节室内温度和风速，实现舒适的室内环境。
单片机通过控制压缩机、风扇等部件，实现温度控制和风速调节，提供智能化的空调控制方案。
1.4 热水器控制在热水器控制中，单片机可以实现温度调节、节能和安全控制等功能。
通过单片机的精确控制，可以根据用户需求调节热水温度，并通过传感器监测热水器工作状态，实现智能化的热水供应。
二、单片机在家电控制领域的优势单片机在家电控制领域的应用有以下几个优势：2.1 高集成度单片机具有高度集成的特点，能够将多个功能模块集成在一个芯片中，实现对家电设备的全面控制。
通过单片机的集成设计，可以减小家电控制系统的体积，提高产品可靠性和稳定性。
基于SPMC75的无刷直流电动机变频控制
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图 １ 无 刷 直 流 电动 机 的 控 制 原 理 简 图
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态 编码 信 号 ：０１０、Ｏｌ１、００１、１０１、１００、ｌ１０，通过 逻 辑 组 件处 理 产 Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５和 Ｖ６表示 ＩＧＢＴ组 成 的 三 相 全 控 桥 电路 ，上 桥 的
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａ ｓｙｓｔｅｍ ｗｈｉｃｈ ｔｏｏｋ ＳＰＭＣ７５ ｍｉｃｍｃｏｎｔｒｏｌｅｒ ａｓ ｔｈｅ ｃｏｒｅ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ ＤＣ ｍｏｔｏｒ’Ｓ ｖａｒｉａｂｌｅ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｔｒｏ１．Ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｏｆ ｔ ｈｅ ｓｙｓｔｅｍ．Ｉｔ ｕｓｅｄ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｐｏｗｅｒ Ｍｏｄ￣ｅ ＰＳ２１５６３ ａｎｄ ａ ｈａｌｌ ｓｅｎｓｏｒ，ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔ ｈｅ ｄｒ ｉｖｅｎ ａｌｇｏｒ ｉｔｈｍ ｔｏ ｒｅａ ｌｉｚｅ ｔｈｅ ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ ＤＣ ｍｏｔｏｒ’Ｓ ｄｒｉｖｅ ａｎ ｄ ｖａｒｉａｂｌｅ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｔｒｏ１． Ｔｈ ｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｍｅｅｔ ｏｕｒ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ． ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＳＰＭＣ７５Ｆ２４１３Ａ；ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ ＤＣ ｍｏｔｏｒ；ｖａｒｉａｂｌｅ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｔｒｏｌ
基于SPMC75F2413A单片机的三相SPWM波形发生器的设计
文章编号：１００５—７２７７（２００８）０２—００３７—０４２００８年第３０卷第２期第３７页电气传动自动化ＥＬＥＣＴＲＩＣＤＲＩＶＥＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＶｏｌ．３０，Ｎｏ．２２００８，３０（２）：３７～４０１前言针对三相交流异步电动机的变频调速系统，其基本的控制方法就是正弦脉宽调制（ＳｉｎｕｓｏｉｄａｌＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ，简称ＳＰＷＭ），三相ＳＰＷＭ控制信号的生成是实现这一方法的关键技术。
近年来，随着计算机控制技术的发展，产生三相ＳＰＷＭ控制信号的方法很多，如１６位单片微处理器８０Ｃ１９６ＭＣ，ＤＳＰ控制芯片ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７等均可生成ＳＰＷＭ控制信号，单片机ＳＰＭＣ７５Ｆ２４１３Ａ是近几年刚刚兴起的一款针对交流电机变频调速控制的专用单片机。
首先，用户可以对它进行设定以产生驱动交流电机所需的各种ＰＷＭ波形，生成三相ＳＰＷＭ控制信号非常方便，控制算法简单实用；其次，它在硬件价格方面也非常有优势，目前在工业和家电领域已经有一定的应用。
基于单片机ＳＰＭＣ７５Ｆ２４１３Ａ，设计了通用的硬件电路，并编制了基于异步调制算法的ＳＰＷＭ控制软件，构成了通用的三相ＳＰＷＭ波形发生器。
该发生器可用于变频器前期研制时控制脉冲波形的观测、仿真、优化与选择等调试工作，也可用于变频器功率器件驱动电路的调试等。
２单片机ＳＰＷＭ波形发生器硬件组成单片机ＳＰＷＭ波形发生器的硬件电路原理图如图１所示，由ＳＰＷＭ波发生部分、参数显示部分、频率幅度调节部分、补偿曲线选择部分及输出滤波部分组成。
在ＳＰＷＭ波发生部分，ＳＰＭＣ７５Ｆ２４１３Ａ通过ＭＣＰ定时模块产生三相六路中心对称的ＳＰＷＭ波形，根据不同电机对ＰＷＭ波的不同要求，用户也可具体设定不同的波形参数。
在参数显示和调节以及补偿曲线选择部分，系统采用液晶屏来显示波形的频率和幅值参数；通过拨码开关可以选择设定的Ｖ／Ｆ曲线种类；用键盘或电位器设定要求的波形频率；对于输出正弦信号的有效值，可通过变频器直流输入电压的检测值进行前馈补偿。
单片机在变频调速系统中的应用
关键字：单片机变频调速系统1 引言随着大功率开关器件制造技术和计算机技术的迅猛发展，变频调速以其自身功能完善、性能可靠、节能显著等优点，已广泛应用于工农业生产和生活等领域。
目前，高性能变频调速系统的研究和开发已引起各国专家的高度重视。
城市供气系统的负载现在主要是风机，而风机类负载适于变频调速，并且节能显著，因此，变频调速在城市供气系统中推广非常快。
但对较复杂的系统，变频调速设计很难取得最佳的效果。
本文正是针对这一问题，结合本地气站的变频调速技术改造而进行的研究。
该系统以M68HC908J12单片机为核心，实现了变频器与多风机的有机配合，抗干扰能力强，节能效率高，供气质量好，并降低了成本。
实验证明具有很高的推广价值。
2M68HC908J12单片机M68HC908J12单片机是美国Motorola公司于2001年推出的一类M68HC908系列高性能8位单片机，它具有速度快、功能强、价格低等特点。
硬件结构与M6805、M146805级M68HC05兼容，而且带有10位A／D和LCD驱动模块，其主要特点有：最大的总线频率为8MHz（4．5V～5．5V），4MHz（2．7V～3．3V）和1MHz（2．4V～2．7V）内部总线频率；12K字节FLASH闪速存储器，具有在线编程和加密功能；片内512K 字节RAM；多功能定时器接口TIM1和TIM2；具有红外功能的串行通信接口SCI；CPU正常工作监视模块COP；电源电压监视模块LVI；实时时钟RTC；串行外围部件扩展接口SPI；6路10位A／D；8个键盘输入中断。
3自动控制系统的原理城市供气系统中以恒压供气为原则，由于煤气随时间不同流量变化很大，若不能及时调整会造成煤气压力不稳定，影响使用质量。
传统手动调节母管出口阀开度的方式会引起压力不稳定，甚至喘振，不能保证供气质量，而且存在能量的大量浪费。
因此，只有设计出合理的、技术含量高的变频调速系统才能很好地解决这一问题。
SPMC75F2413A单片机在DC变频空调中的应用
SPMC75F2413A单片机在DC变频空调中的应用SPMC75F2413A单片机在DC变频空调中的应用本文主要介绍利用SPMC75F2413A单片机构成DC变频空调控制方案。
DC变频空调控制器工作机理，重点介绍SPMC75F2 413A 在DC变频空调器中的使用方法。
关键词：SPMC75F2413A、PS21865A、模糊控制、凌阳单片机1 引言随着我国国民经济的发展和人民物质文化生活水平的不断提高，空调器已广泛应用于社会的各种场合，直流变频空调器因具有节能、低噪、恒温控制、全天候运转、启动低频补偿、快速达到设定温度等性能，使空调的舒适性大大提高，将越来越受到人们的喜爱。
单片机技术的广泛应用，直流变频技术及模糊控制技术在空调器嵌入式控制领域的成功应用，半导体功率器件的迅速发展为直流变频控制的推广提供了技术保障。
本设计方案的DC变频空调控制器由室内机控制器、室外机控制器两部分组成。
基于SPMC75F2413A 的优越性能，用其设计室外机DC变频控制器，容易实现产品模块化、智能化特点，控制参数采用开放式结构，便于与各种压缩机联结，从而能够在最短的时间内根据不同厂家的要求进行产品的升级换代。
以这种方式，产品可以更快地推向市场，获得时间上的竞争优势。
本控制器含有以下关键技术：1、模糊控制技术：依据室内环温、管温，室外环温、管温、压缩机排气温度、压缩机过载保护温度、压缩机电流等参数建立模糊逻辑关系，控制压缩机的运转速度、室外风机及其它负载运行；2、基于反电势位置侦测的BLDC驱动技术;3、模块控制保护电路：当模块有保护信号输出时，通过硬件电路断开PWM 模块输出控制信号，以达到保护模块的效果，并且可靠的给单片机模块保护信号；4、EMC 及可靠性设计技术：在掌握空调的干扰机理的前提下，硬件设计重点考虑以下几点：电源电路设计、滤波电路参数设计、印制板地线及信号线设计，并且软件采用容错技术。
2 芯片特性简介本系统是基于智能功率模组芯片和SPMC75F2413A实现DC变频器方案，下面介绍SPMC75F2413A的特性。
基于SPMC75F2413A单片机的步进电机加减速控制
关 键 词 ： Ｐ ７ Ｆ ４ ３ 单 片 机 ；步进 电 机 ： Ｓ ＭＣ ５ ２ １ Ａ Ｓ曲 线 ： 减 速 加
中 图 分 类 号 ：Ｔ ２ ３ Ｐ ７ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ６ ４ ６ ３ ２ ０）４— ０ ３ ０ １ ７ — ２ ６（０１ ０ ０ １ — ２
Ｓ ＭＣ ５ ２ ３ Ｐ ７ Ｆ ４１ Ａ ＭＣＵ ａ ｈ ｏ ｔ ｌ ｒ Ｔ ｅ ｓ ｅ ｉ ｌ ｕ ｐ ｓ ｃｕ ｔ ｎ ｃ ｉ Ｌ ０ ２ ｏ ｏ ｓｅ ｐ ｎ ｔ ｒｐ ｏ ｕ ｅ ｙ ｓ ｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ． ｈ ｐ ｃａ— ｒ ｏ ｅ ａ ｔ ａｉ ｈ ｐ Ｓ Ａ７ ｏｅ ｐ ｏ ４ Ｍ ｆｔ ｔ ｐ ｉ ｇ ｍｏ ｏ ｒ ｄ ｃ ｄ ｂ ｗ
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李景 涛 ． 英 韩
（ 北 大 学 光 电厂 ， 中 山西 太 原 ０ ０ ５ ） ３ ０ １ 摘 要 ：提 出 一 种 基 于 凌 阳 单 片 机 的 步 进 电机 加 减 速 的 控 制 方 法 。 采 用 凌 阳 科 技 推 出 的 ｌ ６位 结 构 工 控 单 片 机 Ｓ ＭＣ ５ ２ １ Ａ 为控 制 器 ， 由 Ａ ｌｇｏ 司 生 产 的 两相 步进 电机 专 用 驱 动 器件 Ｓ Ａ ０ ２ 构 成 步进 电 机 的 驱 动 电路 ． Ｐ ７Ｆ４３ ｌ ｒ公 ｅ Ｌ ７４ Ｍ
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SPMC75F2413A 单片机在DC 变频空调中的应用
SPMC75F2413A 单片机在DC 变频空调中的应用
本文主要介绍利用SPMC75F2413A 单片机构成DC 变频空调控制方案。
DC 变频空调控制器工作机理，重点介绍SPMC75F2413A 在DC 变频空调器中的使用方法。
关键词：SPMC75F2413A 、PS21865A 、模糊控制、凌阳单片机
1 引言
随着我国国民经济的发展和人民物质文化生活水平的不断提高，空调器已广泛应用于社会的各种场合，直流变频空调器因具有节能、低噪、恒温控制、全天候运转、启动低频补偿、快速达到设定温度等性能，使空调的舒适性大大提高，将越来越受到人们的喜爱。
单片机技术的广泛应用，直流变频技术及模糊控制技术在空调器嵌入式控制领域的成功应用，半导体功率器件的迅速发展为直流变频控制的推广提供了技术保障。
本设计方案的DC 变频空调控制器由室内机控制器、室外机控制器两部分组成。
基于SPMC75F2413A 的优越性能，用其设计室外机DC 变频控制器，容易实现产品模块化、智能化特点，控制参数采用开放式结构，便于与各种压缩机联结，从而能够在最短的时间内根据不同厂家的要求进行产品的升级换代。
以这种方式，产品可以更快地推向市场，获得时间上的竞争优势。
本控制器含有以下关键技术：
1、模糊控制技术：依据室内环温、管温，室外环温、管温、压缩机排气温度、压缩机过载保护温度、压缩机电流等参数建立模糊逻辑关系，控制压缩机的运转速度、室外风机及其它负载运行；
2、基于反电势位置侦测的BLDC 驱动技术;
3、模块控制保护电路：当模块有保护信号输出时，通过硬件电路断开PWM 模块输出控制信号，以达到保护模块的效果，并且可靠的给单片机模块保护信号；
4、EMC 及可靠性设计技术：在掌握空调的干扰机理的前提下，硬件设计重点考虑以下几点：电源电路设计、滤波电路参数设计、印制板地线及信号线设计，并且软件采用容错技术。
2 芯片特性简介
本系统是基于智能功率模组芯片和SPMC75F2413A 实现DC 变频器方案，下面介绍SPMC75F2413A 的特性。
SPMC75F2413A 是μ’nSP?系列产品的一个新成员，是凌阳科技新推出的一个16位结构的微控制器。
与其它μ’nSP?产品不同的是，SPMC75F2413A 主要应用在工控或是家电的变频驱动领域。
由于其拥有出色性能定时器PWM 信号发生器组。
因此，SPMC75F2413A 可以方便的实现各种电机驱动方案。
SPMC75F2413A 在4.5V ～5.5V 工作电压范围内的工作速度范围为12～24MHz ，拥有2K 字SRAM 和32K 字闪存ROM ；64个可编程的多功能I/O 端口；5个通用16位定时器/计数器，且每个定时器均有PWM 发生的事件捕获功能；2个专用于定时可编程周期定时器；可编程看门狗；低电压复位/监测功能；8通道10位模-数转换。
SPMC75F2413A 在电机控制领域有相
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特性包括：
◆凌阳16位μ’nSP?处理器(ISA 1.2)
◆工作电压：
内核：4.5V～5.5V
◆最高运行速度：24MHz
◆工作温度：-40 ℃～85 ℃
◆芯片内存储器：
32KW (32K×16) Flash
2KW (2K×16) SRAM
◆基于时钟发生模块的锁相环电路
◆看门狗定时器
◆10位模/数转换器
8通道输入
10us (100kHz)转换时间
◆串行通讯接口
通用异步串行通讯接口(UART)
标准外围接口(SPI)
◆总计64个通用输入输出管脚
◆电源管理
2种低功耗模式：Wait/Standby
每个外设都可以独立的供电
◆两个比较匹配定时器
◆5个16位通用定时器
2个用于脉宽调制
2个用于速度捕获
1个用于速度反馈环。
◆中心(center)或边沿(edge)脉宽调制输出
◆通过外部错误保护管脚进行脉宽调制输出保护
◆可编程的死区控制(Dead time control)
◆脉宽调制服务和错误中断发生
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◆具备驱动交流感应电机和直流无刷电机的能力
◆内嵌在线仿真功能
3 系统总体方案介绍
本DC变频空调系统分室内机系统和室外机系统两部分，其中室内机系统主要是系统一些逻辑状态信息的处理，而室外机系统主要是DC压缩机的变频驱动部分。
在本系统方案中室内机选用的是SPMC701FM0A实现的，SPMC75F2413A主要是应用在BLDC变频驱动部分。
系统结构框图如图3-1所示。
图3-1 DC变频空调系统框图
系统的基本工作过程：
室外机的主控MCU（SPMC75F2413A）随时接收来自室内机的控制和状态信息，从而去控制室外的风机、四通阀和压缩机，完成相应的控制功能。
同时还会将室外机的一些状态和室外的一些温度信息传回室内机。
室内机则根据室外机返回的参数和室内机本身的一些工作状态和温度信息对整个空调系统进行协调控制。
4 系统硬件设计
整个系统由室内机系统和室外机系统两部分组成。
下面主要介绍室外内系统。
4.1 系统结构
室外机系统主要由IPM功率驱动模块、反电势位置侦测电路、开关电源、室外风机驱动、由SPMC75F2413A构成的MC U子系统和Power Line通信电路等模块构成。
室外机系统电路结构如图4-1所示。