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单片机在晶闸管交流调压器中应用 　　[摘要]介绍调压器中触发器的微型计算机化，以及如何合理地利用单片机的定时、中断及位操作等功能。 　　[关键词]单片机 晶闸管交流调压器 触发器 　　中图分类号：TM4文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2009）0220111－02 　　 　　近年来，单片微型计算机技术迅速发展，价格便宜，为单片机在交流调压领域的推广应用提供了广泛的物质基础。目前研制的调压产品，都采用了微型机或单片机对其进行部分或全部的控制。晶闸管交流调压器采用单片机进行控制，能使系统更好地满足各种应用场合高性能的调压及稳压要求，可使控制系统结构简化，可靠性提高，操作及维修简便，通过修改控制软件可方便地改变控制策略。本文介绍的单片机系统选用Intel公司80年代推出并已被广泛使用的廉价高性能8位单片机8031作主控制器，其应用技术成熟，采购方便，整个系统包括同步、移相及触发等环节实现全数字化。 　　 　　一、系统引入单片机的必要性 　　 　　调压器采用单片机控制后，与传统的模拟量控制方式比较具有许多优点： 　　（1）单片机的采用，使控制系统实现数字化。由于该数字系统的精度与单片机字长位数和A/D转换器的位数成正比，故只要适当地增加单片机或A/D转换器字长位数，就有可能方便地提高系统的控制精度。另外，数字控制不易受温度、电源电压及时间变化等因素的影响，使系统具有较稳定的静特性。 　　（2）系统的通用性强，灵活性大，易于扩展和缩减。在单片机系统中，控制功能是由软件来实现的，只要改变软件内容，就能方便地适应不同的要求，实现灵活的多功能控制。 　　（3）单片机控制系统可以与中心控制计算机实时通信，实现多台电力装置的集中控制。 　　（4）采用单片机构成数字触发器，可确保触发脉冲相位间的高度对称，减少整流器直流侧的谐波分量。 　　（5）系统中由软件实现晶闸管的触发控制，反馈信号的检测和调节，故障诊断等功能，减少了元器件的数目，简化了硬件结构，提高了系统的工作可靠性。 　　（6）单片机控制系统具有对故障进行自诊断的能力，在事故发生时，能自动地实现运行数据储存，有助于故障的分析和处理。 　　 　　二、应用实例工业控制 　　 　　应用实例工业控制中需要一台高频电源，高频电源电子管灯丝需稳压供电，其主要技术指标为当电网电压变化±10%时，灯丝电压稳定在±2%.根据这一要求我们研制出了下文所述的调压器。由于该调压器的精度要求较低，并且应用场合的干扰较严重，为此我们将该调压器系统设计为开环控制，使得调压器结构简单，成本降低，控制稳定，研制周期缩短。 　　（一）系统硬件 　　该系统的硬件部分包括单片机系统，电压采样电路，放大电路，A/D转换电路，给定电压电路，同步电路，触发脉冲放大电路，晶闸管等。 　　1．单片机系统和A/D转换电路 　　机型的选择往往直接影响系统控制精度和控制功能的实现。设计时应根据装置对动态响应和调节精度的要求来确定机型，本系统动态响应及调节精度要求不很高，可选用8位单片机，如MCS-51系列单片机。 　　单片机系统由MCS-51系列8031单片机，程序存贮器2732，地址锁存器74LS373组成，A/D转换电路选用了ADC0804单片机8031的P1.0和P1.1口用于发出触发脉冲信号，P1.3口用于发出软启动结束信号，P1.4口为软启动时间选择输入口，P1.5口为8031工作过程选择备用接口，P1.6口用于复位同步D触发器，P1.7口用于输入单片机工作信号。定时器/计数器T0和T1用于输入方式，输入代表电角度的高频同步脉冲，用以控制晶闸管的导通角和触发脉冲宽度。外部中断用于同步中断，读写控制信号 和分别用于启动ADC0804进行模数转换和将转换结果读入8031。 　　2．同步电路 　　同步电路可分为多相同步方式与单相同步方式。多相同步是沿用了模拟式触发器的同步方式，由三相同步变压器及同步电路提供所需的多相同步脉冲，通过计算机接口电路向CPU申请中断提供同步信息。单相同步方式是指采用单相同步变压器取出一相电压作为同步信号，其余各相同步脉冲由倍频电路产生。 　　目前最流行的同步电路是倍频方式锁相环同步电路，其输出的倍频信号相间齐整度好，并且齐整度不受电网频率的影响。所谓锁相就是相位同步的自动控制。完成二个电信号相位同步的自动控制系统就叫锁相环。在触发器的同步电路里，可采用CMOS集成电路的锁相环，它由相位比较器、环路低通滤波器（外接）和线性压控振荡器三个部分组成。图1所示为锁相环工作原理图（本系统即采用倍频方式锁相环同步电路）。 　　 　　同步电路由CD4046与分频电路4040、7492组成锁相环，由7474触发器向8031申请同步中断。运算放大器324接成比