51單片機(jī)在晶閘管觸發(fā)電路中的應(yīng)用

本文介紹一種由8031單片機(jī)組成的觸發(fā)控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)高分辨率的數(shù)字觸發(fā)。在常規(guī)控制中，主要是用電子控制裝置對可控硅實(shí)現(xiàn)觸發(fā)，這種方法由于受到電子元器件的限制，其分辨率不高，有時(shí)還會出現(xiàn)誤觸發(fā)。

在電力拖動系統(tǒng)、電爐控制系統(tǒng)中現(xiàn)已大量采用可控硅（晶閘管）元件作為可調(diào)電源向電動機(jī)或電爐供電，這種由晶閘管組成的控制系統(tǒng)，主要是利用改變可控硅的控制角θ來調(diào)節(jié)供電電壓。

1 硬件組成及原理
　　
系統(tǒng)硬件組成如圖1，只須在8031最小系統(tǒng)上加一塊16位的定時(shí)／計(jì)數(shù)器8253和晶振電路，另加一塊帶一個14位定時(shí)／計(jì)數(shù)器的可編程RAM／IO擴(kuò)展器8155，即可組成單片機(jī)的系統(tǒng)線路。

1．1 θ角定時(shí)
　　
控制角θ是滯后自然換相點(diǎn)的電角度，在工頻條件下，它和時(shí)間tθ有如下線性關(guān)系：

其中T是工頻電源周期，θ是控制角。
　　
由上式可知，由電角度θ就知道對應(yīng)的定時(shí)時(shí)間tθ，則可利用定時(shí)／計(jì)數(shù)器就能實(shí)現(xiàn)對θ角的定時(shí)，這種用硬件定時(shí)的方法可大大節(jié)省CPU的在線工作時(shí)間。

8031本身有兩個16位的定時(shí)／計(jì)數(shù)器T0和T1，若用它們定時(shí)，選用方式1工作，就為16 位的定時(shí)／計(jì)數(shù)器方式。因?yàn)?031單片機(jī)一個機(jī)器周期由12個振蕩周期組成，工作于定時(shí)狀態(tài)，計(jì)數(shù)頻率為振蕩頻率的1／12，而工作于計(jì)數(shù)狀態(tài)，計(jì)數(shù)頻率為振蕩頻率的1／24，所以當(dāng)取晶振頻率為6MHz，選用方式1定時(shí)工作狀態(tài)時(shí)，可得：

式中，T為工頻周期，T＝20ms。
　　
由于16位定時(shí)／計(jì)數(shù)器最大定時(shí)時(shí)間為65536，故最大定時(shí)角為：

由此可見，用8031單片機(jī)T0、T1定時(shí)，移相范圍大，而分辨率則受本機(jī)機(jī)器周期限制，再就是用于三相定時(shí)，2個定時(shí)／計(jì)數(shù)器也不夠，故最后確定選用NEC8253C－2定時(shí)／計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)θ角定時(shí)，8253是一個三通道的16位定時(shí)／計(jì)數(shù)器，以減1計(jì)數(shù)方式工作，三個通道剛好滿足三相定時(shí)，而計(jì)數(shù)頻率由外部晶振提供，不受系統(tǒng)頻率限制，選用計(jì)數(shù)頻率為4MHz，則分辨率和最大定時(shí)角分別為：