基于51單片機(jī)的直流電源控制板設(shè)計(jì)

2. 4 看門狗電路

　　控制板上設(shè)置了帶有看門狗定時(shí)器的up 監(jiān)控電路，即采用了MAX813L 芯片，如圖6 所示。監(jiān)控電路工作時(shí)，若在1. 6 s 內(nèi)未檢測(cè)到其工作，它將持續(xù)發(fā)復(fù)位信號(hào)，直到程序恢復(fù)正常。

　　3 軟件設(shè)計(jì)

　　圖6 看門狗電路

　　3. 1 同步配合的實(shí)現(xiàn)

　　首先根據(jù)三相同步電壓信號(hào)向單片機(jī)提供中斷信號(hào)，在單片機(jī)響應(yīng)中斷以后，根據(jù)三相全控橋整流電路對(duì)觸發(fā)脈沖的要求來(lái)出觸發(fā)脈沖。每當(dāng)?shù)絘，b 相的換相點(diǎn)時(shí)，如圖3( a) 所示，a 相與b 相之間的相電壓比較會(huì)產(chǎn)生一下降沿信號(hào)給U 18 單片機(jī)的外部中斷1 引腳( INT1) ，通過(guò)中斷服務(wù)事件產(chǎn)生一個(gè)同步脈沖，同步脈沖送U 20 ( AT 89C52) ，波形圖如圖7 所示。

　　圖7 同步脈沖波形圖

　　3. 2 觸發(fā)脈沖移相及脈寬控制

　　該系統(tǒng)是通過(guò)改變單片機(jī)片內(nèi)定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值達(dá)到改變觸發(fā)角，從而改變直流電壓和直流電流的大小。

　　U18單片機(jī)產(chǎn)生的同步脈沖送到U 20單片機(jī)，U20 單片機(jī)通過(guò)將測(cè)量值與整定值進(jìn)行比較，比例調(diào)節(jié)，使得測(cè)量值等于整定值，同時(shí)產(chǎn)生移相脈沖給U 23的外部中斷1( INT1) ，響應(yīng)外部中斷1 后，P1 口就開(kāi)始輸出第一個(gè)編碼脈沖，同時(shí)定時(shí)，對(duì)應(yīng)每60°發(fā)一個(gè)編碼脈沖，一直到最后一個(gè)編碼脈沖發(fā)送完成，再返回等待外部中斷1( INT1) 的下一中斷請(qǐng)求，即上層機(jī)發(fā)送移相同步脈沖給U23單片機(jī)。脈沖編碼中采用雙脈沖編碼,實(shí)現(xiàn)雙脈沖觸發(fā)。在此過(guò)程中，T0 作計(jì)數(shù)器用，計(jì)數(shù)滿N 次則發(fā)觸發(fā)脈沖。N 的計(jì)算方法如下:

　　已知: 電源頻率f = 50 Hz，晶振頻率F = 8 MHz,定時(shí)為60°，則：

　　根據(jù)N 值以及定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器的工作模式，可以計(jì)算出定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器的初值。

　　3. 3 比例控制調(diào)節(jié)程序

　　為使輸出電壓/ 電流值和整定值吻合，在軟件控制中，使控制量正比于整定值與測(cè)量值之間的偏差，從而使實(shí)際輸出值不斷跟隨整定值，最終達(dá)到一致。另外,在該子程序中，系統(tǒng)啟動(dòng)后，在5 s 之內(nèi)，調(diào)節(jié)子程序只允許控制量以一個(gè)單位為步長(zhǎng)，步進(jìn)增加，這樣可以防止電壓上升過(guò)快，從而實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)。

　　控制量正比于測(cè)量值與整定值的偏差，理論上采用PID 算法，調(diào)節(jié)用離散差分方程表達(dá)式如下：

　　式中: en ，en- 1 ，en- 2 分別為第n 次，n - 1 次和n - 2 次電壓的偏差值; K P ，T I ，T D 分別為比例系數(shù)、積分系數(shù)和微分系數(shù)，T 為采用周期。

4 結(jié) 語(yǔ)

　　該直流電源控制板在設(shè)計(jì)中具有以下幾大突出特點(diǎn):

　　( 1) 采用中斷功能: 四片51 系列單片機(jī)，每片有4 個(gè)中斷源，如同步、移相、相序判別及缺相等信號(hào)的傳遞均利用中斷功能，從而明顯提高了系統(tǒng)響應(yīng)速度和可靠性。

　　( 2) A/ D 的分辨率為12 位，定時(shí)器的最小計(jì)數(shù)間隔為1. 5 s，小擾動(dòng)時(shí)電壓電流精度可達(dá)5 ? 。

　　( 3) 具有電源相序自動(dòng)識(shí)別、缺相自動(dòng)檢測(cè)、故障報(bào)警及狀態(tài)顯示等功能。

　　( 4) 多單片機(jī)控制設(shè)計(jì)，使單片機(jī)功能單一，提高了調(diào)節(jié)速度及系統(tǒng)性能的可靠性。