基于單片機(jī)的過(guò)零檢測(cè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參考模板

1、基于單片機(jī)的過(guò)零檢測(cè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)如下圖所示為按上述思想設(shè)計(jì)的電壓正向過(guò)零檢測(cè)電路。220V的交流電首先經(jīng)過(guò)電阻分壓,然后進(jìn)行光電耦合,假設(shè)輸入的是A相電壓,則在A相電壓由負(fù)半周向正半周轉(zhuǎn)換時(shí),圖中三極管導(dǎo)通并工作在飽和狀態(tài),會(huì)產(chǎn)生一個(gè)下降沿脈沖送入ADC812的INT0引腳使系統(tǒng)進(jìn)入中斷程序。微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)入中斷程序后,發(fā)出采樣命令并從采樣保持器讀取無(wú)功電流值Iqm,這個(gè)無(wú)功電流即為A相的無(wú)功電流,經(jīng)過(guò)1/4個(gè)周期電壓達(dá)到最大值,此時(shí)對(duì)電壓進(jìn)行采樣,得到UM,由UM=1.414U可以得到電壓有效值U。過(guò)零檢測(cè)及單片機(jī)調(diào)壓首先用PWM(脈寬調(diào)制）方法用于可控硅控制是有條件的，即調(diào)制頻率不能大于市電

2、頻率（50Hz），也就是周期不能小于20mS，否則就不能達(dá)到調(diào)制作用，調(diào)制頻率超過(guò)市電頻率時(shí)，可控硅即處于連續(xù)導(dǎo)通狀態(tài)而不能達(dá)到調(diào)壓目的。只有調(diào)制頻率低于市電頻率才能起到調(diào)壓目的，即限制市電的周波通過(guò)可控硅的數(shù)量而起到調(diào)壓的目的。因此用該種方法調(diào)制的電壓周波數(shù)一定是小于50HZ，超過(guò)了人眼視覺(jué)暫留效應(yīng)，此就是用于調(diào)光產(chǎn)生閃爍的原因。該調(diào)壓方法用在調(diào)功或?qū)γ}動(dòng)電壓不敏感的用途上尚可。如果采用可控硅調(diào)壓用在調(diào)光上，須采用移相的調(diào)制方法，可使光連續(xù)可調(diào)。采用移相方法就需過(guò)零檢測(cè)作為移相基點(diǎn)。過(guò)零檢測(cè)其實(shí)并不難，如果要求調(diào)壓比不是很高采用簡(jiǎn)單的方法即可奏效；用一只三極管即可。用單片機(jī)進(jìn)行移相調(diào)壓控制可

3、以做得很精。2 / 12/*/i nclude <pic.h>_CONFIG (CPD&PROTECT&BOREN&MCLRDIS&PWRTEN&WDTEN&INTIO);/*/void init (void);/*/ bit fg_pw,fg_vs,fg_zq;volatile unsigned char fg_count;volatile unsigned int time1_temp,buff;/*/#define powon GPIO|=0B00110000#define powoff GPIO&=0B00001111

4、#define vpp GPIO2#define feedback GPIO0/*/ void init (void) CLRWDT(); TRISIO=0B11001111; WPU=1; IOCB=4; /使能過(guò)零信號(hào)中斷 VRCON=0; PIE1=1; OPTION=0; INTCON&=7; INTCON|=0B10001000; CMCON=7; T1CON&=1; T1CON|=0x10; /*/ void interrupt isr_power (void) GPIO=GPIO; if (TMR1IF&&TMR1ON) TMR1IF=0; if

5、(fg_pw) if (!fg_vs) powon;fg_vs=1;TMR1L=112;TMR1H=0xfe; /觸發(fā)寬度400US（256+144） else fg_vs=0; powoff; /關(guān)閉 TMR1ON=0; else powoff;fg_count=0; if (GPIF) GPIF=0; if (fg_pw) fg_zq=1; TMR1H=(time1_temp>>8); TMR1L=(time1_temp&0xff); /if (vpp=0) TMR1H-=3; /上下沿檢測(cè)，下沿時(shí)間補(bǔ)償（3*256）US TMR1ON=1; else if (vpp)

6、 TMR1ON=1;TMR1L=TMR1H=0; /l->h else time1_temp=(TMR1H<<8|TMR1L); /h->l TMR1ON=0; TMR1L=TMR1H=0; time1_temp=time1_temp; /同步信號(hào)周期檢測(cè)（時(shí)間） time1_temp+=1000; /一個(gè)半周時(shí)間中縮短1MS開(kāi)始觸發(fā) buff=time1_temp; if (+fg_count>=4) fg_pw=1;/連續(xù)周期檢測(cè)4次 /*/ void main (void) unsigned int i; TMR0=0; init(); while (1)

7、if (fg_pw&&fg_zq) fg_zq=0; if (feedback) if(time1_temp<0xffff-1000) time1_temp+=20;/功率（電壓）上限 else if (time1_temp>buff)time1_temp-=20; /功率（電壓）下限 for (i=1000;i!=0;i-) ; init(); 光電隔離抗干擾技術(shù)及應(yīng)用摘要：在電子電路系統(tǒng)中，不可避免地存在各種各樣的干擾信號(hào)，若電路的抗干擾能力差將導(dǎo)致測(cè)量、控制準(zhǔn)確性的降低，甚至產(chǎn)生誤動(dòng)作，從而帶來(lái)破壞性的后果。因此，若硬件上采用一些設(shè)計(jì)技術(shù)，破壞干擾信號(hào)進(jìn)入測(cè)控

8、系統(tǒng)的途徑，可有效地提高系統(tǒng)的抗干擾能力。事實(shí)證明，采用隔離技術(shù)是一種簡(jiǎn)便且行之有效的方法。隔離技術(shù)是破壞“地”干擾途徑的抗干擾方法，硬件上常用光電耦合器件實(shí)現(xiàn)電光電的隔離，它能有效地破壞干擾信號(hào)的進(jìn)入，可靠地實(shí)現(xiàn)信號(hào)的隔離，并容易構(gòu)成各種功能狀態(tài)。關(guān)鍵詞：光電耦合器 隔離 抗干擾1.光電耦合器件簡(jiǎn)介光電耦合器件是把發(fā)光器件(如發(fā)光二極管)和光敏器件(如光敏三極管)集成在一起，通過(guò)光線(xiàn)實(shí)現(xiàn)耦合構(gòu)成電一光和光一電的轉(zhuǎn)換器件。圖1所示為常用的三極管型光電耦合器原理圖。當(dāng)電信號(hào)送人光電耦合器的輸入端時(shí)，發(fā)光二極管通過(guò)電流而發(fā)光，光敏元件受到光照后產(chǎn)生電流，CE導(dǎo)通；當(dāng)輸入端無(wú)信號(hào)，發(fā)光二極管不亮，光

9、敏三極管截止，CE不通。對(duì)于數(shù)字量，當(dāng)輸人為低電子“0”時(shí)，光敏三極管截止，輸出為高電平“1”；當(dāng)輸人為高電平“1”時(shí)，光敏三極管飽和導(dǎo)通，輸出為低電平“0”。若基極有引出線(xiàn)則可滿(mǎn)足溫度補(bǔ)償、檢測(cè)調(diào)制要求。光電耦合器之所以在傳輸信號(hào)的同時(shí)能有效地抑制尖脈沖和各種噪聲干擾，使通道上的信噪比大為提高，主要有以下幾方面的原因： (1)光電耦合器的輸入阻抗很小，只有幾百歐姆，而干擾源的阻抗較大，通常為105106。據(jù)分壓原理可知，即使干擾電壓的幅度較大，但饋送到光電耦合器輸入端的噪聲電壓會(huì)很小，只能形成很微弱的電流，由于沒(méi)有足夠的能量而不能使二極管發(fā)光，從而被抑制掉了。(2)光電耦合器的輸入回路與輸出

10、回路之間沒(méi)有電氣聯(lián)系，也沒(méi)有共地；發(fā)光管和受光器之間的耦合電容很?。?pF以?xún)?nèi)）的分布電容極小，而絕緣電阻又很大，因此回路一邊的各種干擾噪聲都很難通過(guò)光電耦合器饋送到另一邊去，避免了共阻抗耦合的干擾信號(hào)的產(chǎn)生。(3)光電耦合器可起到很好的安全保障作用，即使當(dāng)外部設(shè)備出現(xiàn)故障，甚至輸入信號(hào)線(xiàn)短接時(shí)，也不會(huì)損壞儀表。因?yàn)楣怦詈掀骷妮斎牖芈泛洼敵龌芈分g可以承受幾千伏的高壓。(4)光電耦合器的響應(yīng)速度極快，其響應(yīng)延遲時(shí)間只有10s左右，適于對(duì)響應(yīng)速度要求很高的場(chǎng)合。2光電隔離技術(shù)的應(yīng)用21 微機(jī)接口電路中的光電隔離微機(jī)有多個(gè)輸入端口，接收來(lái)自遠(yuǎn)處現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備傳來(lái)的狀態(tài)信號(hào)，微機(jī)對(duì)這些信號(hào)處理后，輸出各

11、種控制信號(hào)去執(zhí)行相應(yīng)的操作。在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較惡劣時(shí)，會(huì)存在較大的噪聲干擾，若這些干擾隨輸入信號(hào)一起進(jìn)入微機(jī)系統(tǒng)，會(huì)使控制準(zhǔn)確性降低，產(chǎn)生誤動(dòng)作。因而，可在微機(jī)的輸入和輸出端，用光耦作接口，對(duì)信號(hào)及噪聲進(jìn)行隔離。典型的光電耦合電路如圖2所示。該電路主要應(yīng)用在“AD轉(zhuǎn)換器”的數(shù)字信號(hào)輸出，及由CPU發(fā)出的對(duì)前向通道的控制信號(hào)與模擬電路的接口處，從而實(shí)現(xiàn)在不同系統(tǒng)間信號(hào)通路相聯(lián)的同時(shí)，在電氣通路上相互隔離，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)將模擬電路和數(shù)子電路相互隔離，起到抑制交叉串?dāng)_的作用。22 功率驅(qū)動(dòng)電路中的光電隔離在微機(jī)控制系統(tǒng)中，大量應(yīng)用的是開(kāi)關(guān)量的控制，這些開(kāi)關(guān)量一般經(jīng)過(guò)微機(jī)的IO輸出，而IO的驅(qū)動(dòng)能力有限，

12、一般不足以驅(qū)動(dòng)一些點(diǎn)磁執(zhí)行器件，需加接驅(qū)動(dòng)接口電路，為了避免微機(jī)受到干擾，須采取隔離措施。如晶閘管所在的主電路一般是交流強(qiáng)電回路，電壓較高，電流較大，不易與微機(jī)直接相連，可應(yīng)用光耦合器將微機(jī)控制信號(hào)與晶閘管觸發(fā)電路進(jìn)行隔離，電路實(shí)例如圖3所示。在馬達(dá)控制電路中，也可采用光耦來(lái)把控制電路和馬達(dá)高壓電路隔離開(kāi)。馬達(dá)靠MOSFET或IGBT功率管提供驅(qū)動(dòng)電流，功率管的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)和大功率管之間需隔離放大級(jí)。在光耦隔離級(jí)一放大器級(jí)一大功率管的連接形式中，要求光耦具有高輸出電壓、高速和高共模抑制。23 遠(yuǎn)距離的隔離傳送在計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，由于測(cè)控系統(tǒng)與被測(cè)和被控設(shè)備之間不可避免地要進(jìn)行長(zhǎng)線(xiàn)傳輸，信號(hào)在傳

13、輸過(guò)程中很易受到干擾，導(dǎo)致傳輸信號(hào)發(fā)生畸變或失真，另外，在通過(guò)較長(zhǎng)電纜連接的相距較遠(yuǎn)的設(shè)備之間，常因設(shè)備間的地線(xiàn)電位差，導(dǎo)致地環(huán)路電流，對(duì)電路形成差模干擾電壓。為確保長(zhǎng)線(xiàn)傳輸?shù)目煽啃?，可采用光電耦合隔離措施，將2個(gè)電路的電氣連接隔開(kāi)，切斷可能形成的環(huán)路，使他們相互獨(dú)立，提高電路系統(tǒng)的抗干擾性能。若傳輸線(xiàn)較長(zhǎng)，現(xiàn)場(chǎng)干擾嚴(yán)重，可通過(guò)兩級(jí)光電耦合器將長(zhǎng)線(xiàn)完全“浮置”起來(lái)，如圖4所示。長(zhǎng)線(xiàn)的"浮置"去掉了長(zhǎng)線(xiàn)兩端間的公共地線(xiàn)，不但有效消除了各電路的電流經(jīng)公共地線(xiàn)時(shí)所產(chǎn)生噪聲電壓形成相互竄擾，而且也有效地解決了長(zhǎng)線(xiàn)驅(qū)動(dòng)和阻抗匹配問(wèn)題；同時(shí)，受控設(shè)備短路時(shí)，還能保護(hù)系統(tǒng)不受損害。24

14、過(guò)零檢測(cè)電路中的光電隔離零交叉，即過(guò)零檢測(cè)，指交流電壓過(guò)零點(diǎn)被自動(dòng)檢測(cè)進(jìn)而產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使電子開(kāi)關(guān)在此時(shí)刻開(kāi)始開(kāi)通?，F(xiàn)代的零交叉技術(shù)已與光電耦合技術(shù)相結(jié)合。圖5為一種單片機(jī)數(shù)控交流調(diào)壓器中可使用的過(guò)零檢測(cè)電路。220V交流電壓經(jīng)電阻R1限流后直接加到2個(gè)反向并聯(lián)的光電耦合器GD1，GD2的輸入端。在交流電源的正負(fù)半周，GD1和GD2分別導(dǎo)通，UO輸出低電平，在交流電源正弦波過(guò)零的瞬間，GD1和GD2均不導(dǎo)通，UO輸出高電平。該脈沖信號(hào)經(jīng)非門(mén)整形后作為單片機(jī)的中斷請(qǐng)求信號(hào)和可控硅的過(guò)零同步信號(hào)。3 注意事項(xiàng)(1) 在光電耦合器的輸入部分和輸出部分必須分別采用獨(dú)立的電源，若兩端共用一個(gè)電源，則光電

15、耦合器的隔離作用將失去意義。(2) 當(dāng)用光電耦合起來(lái)隔離輸入輸出通道時(shí)，必須對(duì)所有的信號(hào)(包括數(shù)字量信號(hào)、控制量信號(hào)、狀態(tài)信號(hào))全部隔離，使得被隔離的兩邊沒(méi)有任何電氣上的聯(lián)系，否則這種隔離是沒(méi)有意義的。閃爍問(wèn)題EXTERAL1_SERVE: CLR EX1 PUSH ACC PUSH PSW PUSH B PUSH DPH PUSH DPL MOV PSW,#00H;#00011000B ;Bank 3 SETB lamp1;高電平關(guān)MOC3021 SETB lamp2 SETB lamp3 SETB lamp4 MOV LAMP1_DUTY_COUNTER,LAMP1_DUTY_CURREN

16、T；過(guò)零后重新加載占空比數(shù)據(jù) MOV LAMP2_DUTY_COUNTER,LAMP2_DUTY_CURRENT MOV LAMP3_DUTY_COUNTER,LAMP3_DUTY_CURRENT MOV LAMP4_DUTY_COUNTER,LAMP4_DUTY_CURRENT LCALL DELAYUS；延時(shí)小段時(shí)間 POP DPL POP DPH POP B POP PSW POP ACC SETB EX1 RETI DELAYUS: MOV R7,#250 DELAYUS_WAIT: NOP NOP DJNZ R7,DELAYUS_WAIT RET 這是過(guò)零部分 觸發(fā)部分： TIME0

17、_SERVE: CLR ET0 CLR TR0 PUSH ACC PUSH PSW PUSH B PUSH DPH PUSH DPL MOV PSW,#00010000B ;Bank 2 MOV TH0,#0FdH MOV TL0,#040H SETB TR0 LCALL PWM_PROCESS SETB lamp1;高電平關(guān)MOC3021 SETB lamp2 SETB lamp3 SETB lamp4 LCALL COLOR_OUTPUT TIME0_SERVE_END: POP DPL POP DPH POP B POP PSW POP ACC SETB ET0 RETI ; COLOR_OUTPUT: COLOR