本发明涉及电力技术领域，具体为一种基于单片机的波形可编程市电电压信号发生装置。
背景技术：
信号发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备。在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时，以及测量元器件的特性与参数时，用作测试的信号源或激励源。信号发生器技术发展至今，引导技术潮流的仍是国外的几大仪器公司，如日本横河、agilent、tektronix等。美国的fluke公司的fluke-25型函数发生器是现有的测试仪器中最具多样性功能的几种仪器之一。它和频率计数器组合在一起，在任何条件下都可以给出很高的波形质量，能给出低失真的正弦波和三角波，还能给出过冲很小的快沿方波，其最高频率可以达到5mhz，最大输出幅度也达到10vpp。此外，国内也有不少公司已经有类似的仪器。如南京盛普仪器科技有限公司的spf120dds信号发生器，华高仪器生产的hg1600h型数字合成函数、任意波形信号发生器。国内信号发生器起步晚，但是发展至今已经渐渐跟上国际的脚步。能够利用高新技术开发出达到国际水平的高性能多功能信号发生器。
电压波形信号发生器是信号发生器的一种。它用于产生被测电路所需特定参数的电测试信号。在测试、研究或调整电子电路及设备时，为测定电路的一些电参量，如测量频率、响应、噪声系数，为电压表定度等，都要求提供符合所定技术条件的电信号，以模拟在实际工作中使用的待测设备的激励信号。当要求进行系统的稳态特性测量时，需使用振幅、频率已知的正弦信号源。当测试系统的瞬态特性时，又需使用前沿时间、脉冲宽度和重复周期已知的矩形脉冲源。并且要求信号源输出信号的参数，如频率、波形、输出电压或功率等，能在一定范围内进行精确调整，有很好的稳定性，有输出指示。信号源可以根据输出波形的不同，划分为正弦波信号发生器、矩形脉冲信号发生器、函数信号发生器和随机信号发生器等四大类。正弦信号是使用最广泛的测试信号。这是因为产生正弦信号的方法比较简单，而且用正弦信号测量比较方便。正弦信号源又可以根据工作频率范围的不同划分为若干种。因此在此现有背景技术下，急需一种操作简便、成本低，能有效地生成不同幅值不同频率的电压波形信号的可编程市电电压波形信号发生装置。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种基于单片机的波形可编程市电电压信号发生装置，通过设置第一主控芯片根据客户端输入的所需波形的频率和幅值计算出采样周期和脉冲宽度，利用第一主控芯片的定时器的关断生成pwm的控制波，控制波输入第二驱动芯片驱动全控型器件igbt的关断，受igbt控制的单向桥式逆变电路逆变得到所需要的可编程输出电压波形，再经过lc高频滤波电路后输出的方式，从而使得本发明具备操作简便、成本低，能有效地生成不同幅值不同频率的电压波形信号的优点，解决了现有技术中的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于单片机的波形可编程市电电压信号发生装置，包括：
工频整流滤波电路模块，所述工频整流滤波电路模块连接市电输入模块；
逆变电路模块，所述逆变电路模块连接工频整流滤波电路模块以用于将市电输入模块输入的直流电转变为受控的交流电，其中，所述逆变电路模块包括由晶体管以及与晶体管连接的igbt极管组成的单向桥式整流逆变电路；
高频滤波电路模块，所述高频滤波电路模块连接逆变电路模块以用于输出可编程信号至实施设备；
驱动模块，所述驱动模块连接逆变电路模块以用于对整个电路进行正负偏压、过流检测以及开关保护；
控制电路模块，所述控制电路模块包括与驱动模块连接以用于产生pwm控制波对所述逆变电路模块进行输入驱动的第一主控芯片。
作为对本发明一种基于单片机的波形可编程市电电压信号发生装置的改进，还包括客户端，所述客户端包括显示电路模块和键盘控制芯片，其中，所述显示电路模块连接所述第一主控芯片，所述键盘控制芯片连接显示电路模块，所述键盘控制芯片的型号为hd7279。
作为对本发明一种基于单片机的波形可编程市电电压信号发生装置的改进，所述驱动模块包括与所述第一主控芯片连接以用于对整个电路进行正负偏压、过流检测以及开关保护的第二驱动芯片，其中，所述第二驱动芯片的型号为exb841。
作为对本发明一种基于单片机的波形可编程市电电压信号发生装置的改进，所述第一主控芯片的型号为at89s52。
作为对本发明一种基于单片机的波形可编程市电电压信号发生装置的改进，所述高频滤波电路模块为高频带通lc滤波电路以用于抑制高频谐波。
作为本发明的第二方面，所述的一种基于单片机的波形可编程市电电压信号发生装置在电力技术领域的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、通过设置第一主控芯片根据客户端输入的所需波形的频率和幅值计算出采样周期和脉冲宽度，利用第一主控芯片的定时器的关断生成pwm的控制波，控制波输入第二驱动芯片驱动全控型器件igbt的关断，受igbt控制的单向桥式逆变电路逆变得到所需要的可编程输出电压波形，再经过lc高频滤波电路后输出的方式，从而使得本发明具备操作简便、成本低，能有效地生成不同幅值不同频率的电压波形信号的优点；
2、通过控制电路模块对输入的市电电压波形进行相应的整流滤波和逆变动作，输出所需要的相应幅值的市电电压波形信号，使得本发明具备在生产实践和科技领域中的良好性价比。
附图说明
图1为本发明一种实施例中的整体系统原理示意图。
图2为本发明一种实施例中驱动模块电路原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以下结合附图对本发明作近一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
如图1所示，作为本发明的一实施例，一种基于单片机的波形可编程市电电压信号发生装置，包括：
工频整流滤波电路模块，工频整流滤波电路模块连接市电输入模块，其中，市电电压从市电输入模块的端口输入进入工频整流滤波电路模块，经过整流后转换为直流电并将直流电输入逆变电路模块；
逆变电路模块，逆变电路模块连接工频整流滤波电路模块以用于将市电输入模块输入的直流电转变为受控的交流电，其中，逆变电路模块包括由晶体管以及与晶体管连接的igbt极管组成的单向桥式整流逆变电路，其中，igbt为绝缘栅双极性晶体管，由bjt即，双极型三极管和mos，即，绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件；
高频滤波电路模块，高频滤波电路模块连接逆变电路模块以用于输出可编程信号至实施设备；
驱动模块，驱动模块连接逆变电路模块以用于对整个电路进行正负偏压、过流检测以及开关保护，其中，驱动模块包括与第一主控芯片连接以用于对整个电路进行正负偏压、过流检测以及开关保护的第二驱动芯片，其中，第二驱动芯片的型号为exb841，如图2所示：为exb841的内部原理图，其主要有3个工作过程:正常开通过程、正常关断过程和保护动作过程，其中，第二驱动芯片exb841的14脚、15引脚外接pwm控制信号，当触发脉冲施加在14、15引脚，在晶体管g、e两端施加开通电压，igbt导通，当脉冲撤销后，在晶体管g、e两端施加关断电压，igbt关断，
若igbt正常导通时发生短路，igbt承受大电流而退饱和，uce上升很多，二极管v7截止，则exb841的脚6“悬空”，b点和c点电位开始由8v上升；
当上升至13v时vz1被击穿，v3导通，c4通过r7和v3放电，e点电位逐步降低，二极管v6导通使d点电位也逐渐下降，从而使脚3电位也逐步下降，慢慢关断igbt；通过设置的第二驱动芯片exb841使得本发明具备驱动电路模块的软关断过程不随输入信号的消失而受到影响，从而具备单电源、正负偏压、过流检测、保护、软关断的特性。
控制电路模块，控制电路模块包括与驱动模块连接以用于产生pwm控制波对逆变电路模块进行输入驱动的第一主控芯片，第一主控芯片为at89s52型号的单片机，其中，第一主控芯片根据客户端输入的所需波形的频率和幅值计算出采样周期和脉冲宽度，然后利用单片机at89s52的定时器的关断生成pwm的控制波，单片机at89s52所发出的pwm波是通过规则采样法产生的，规则采样法计算简单，结果接近自然采样法，pwm控制波输入第二驱动芯片驱动全控型器件igbt的关断，从而完成逆变操作；
客户端，客户端包括显示电路模块和键盘控制芯片，其中，显示电路模块连接第一主控芯片以用于实现人机交互，键盘控制芯片连接显示电路模块，键盘控制芯片的型号为hd7279。
在本发明的一实施例中，高频滤波电路模块为高频带通lc滤波电路以用于抑制高频谐波，主要用用于抑制高频谐波，得到精度达到要求的可编程电压信号。
作为本发明的第二方面，本发明应用于电力技术领域。
作为本发明的一实施例，本发明在作业时：
市电电压从市电输入模块的端口输入进入工频整流滤波电路模块，经过整流后转换为直流电并将直流电输入逆变电路模块；逆变电路模块连接工频整流滤波电路模块以用于将市电输入模块输入的直流电转变为受控的交流电，控制电路模块中的第一主控芯片根据客户端输入的所需波形的频率和幅值计算出采样周期和脉冲宽度，然后利用单片机at89s52的定时器的关断生成pwm的控制波，pwm控制波输入第二驱动芯片驱动全控型器件igbt的关断，与此同时，第二驱动芯片exb841的14脚、15引脚外接pwm控制信号，当触发脉冲施加在14、15引脚，在晶体管g、e两端施加开通电压，igbt导通，当脉冲撤销后，在晶体管g、e两端施加关断电压，igbt关断，若igbt正常导通时发生短路，igbt承受大电流而退饱和，uce上升很多，二极管v7截止，则exb841的脚6“悬空”，b点和c点电位开始由8v上升，当上升至13v时vz1被击穿，v3导通，c4通过r7和v3放电，e点电位逐步降低，二极管v6导通使d点电位也逐渐下降，从而使脚3电位也逐步下降，慢慢关断igbt，igbt晶体管交替导通关断并控制单向桥式逆变电路将工频整流后的直流电按要求逆变成所需要的交流电信号，最后由逆变电路模块得来的可编程市电电压波形信号输入由高频带通lc滤波电路，抑制高频谐波后通过输出端口输出可编程信号至实施设备，完成本次市电电压波形信号的编程发生。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
1.一种基于单片机的波形可编程市电电压信号发生装置，其特征在于，包括：
工频整流滤波电路模块，所述工频整流滤波电路模块连接市电输入模块；
逆变电路模块，所述逆变电路模块连接工频整流滤波电路模块以用于将市电输入模块输入的直流电转变为受控的交流电，其中，所述逆变电路模块包括由晶体管以及与晶体管连接的igbt极管组成的单向桥式整流逆变电路；
高频滤波电路模块，所述高频滤波电路模块连接逆变电路模块以用于输出可编程信号至实施设备；
驱动模块，所述驱动模块连接逆变电路模块以用于对整个电路进行正负偏压、过流检测以及开关保护；
控制电路模块，所述控制电路模块包括与驱动模块连接以用于产生pwm控制波对所述逆变电路模块进行输入驱动的第一主控芯片。
2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的波形可编程市电电压信号发生装置，其特征在于，还包括客户端，所述客户端包括显示电路模块和键盘控制芯片，其中，所述显示电路模块连接所述第一主控芯片，所述键盘控制芯片连接显示电路模块，所述键盘控制芯片的型号为hd7279。
3.根据权利要求1所述的一种基于单片机的波形可编程市电电压信号发生装置，其特征在于，所述驱动模块包括与所述第一主控芯片连接以用于对整个电路进行正负偏压、过流检测以及开关保护的第二驱动芯片，其中，所述第二驱动芯片的型号为exb841。
4.根据权利要求1所述的一种基于单片机的波形可编程市电电压信号发生装置，其特征在于，所述第一主控芯片的型号为at89s52。
5.根据权利要求1所述的一种基于单片机的波形可编程市电电压信号发生装置，其特征在于，所述高频滤波电路模块为高频带通lc滤波电路以用于抑制高频谐波。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种基于单片机的波形可编程市电电压信号发生装置在电力技术领域的应用。
技术总结