基于51單片機的直流電源控制板設計

2. 4 看門狗電路

　　控制板上設置了帶有看門狗定時器的up 監控電路，即采用了MAX813L 芯片，如圖6 所示。監控電路工作時，若在1. 6 s 內未檢測到其工作，它將持續發復位信號，直到程序恢復正常。

　　3 軟件設計

　　圖6 看門狗電路

　　3. 1 同步配合的實現

　　首先根據三相同步電壓信號向單片機提供中斷信號，在單片機響應中斷以后，根據三相全控橋整流電路對觸發脈沖的要求來出觸發脈沖。每當到a，b 相的換相點時，如圖3( a) 所示，a 相與b 相之間的相電壓比較會產生一下降沿信號給U 18 單片機的外部中斷1 引腳( INT1) ，通過中斷服務事件產生一個同步脈沖，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 觸發脈沖移相及脈寬控制

　　該系統是通過改變單片機片內定時/ 計數器的計數值達到改變觸發角，從而改變直流電壓和直流電流的大小。

　　U18單片機產生的同步脈沖送到U 20單片機，U20 單片機通過將測量值與整定值進行比較，比例調節，使得測量值等于整定值，同時產生移相脈沖給U 23的外部中斷1( INT1) ，響應外部中斷1 后，P1 口就開始輸出第一個編碼脈沖，同時定時，對應每60°發一個編碼脈沖，一直到最后一個編碼脈沖發送完成，再返回等待外部中斷1( INT1) 的下一中斷請求，即上層機發送移相同步脈沖給U23單片機。脈沖編碼中采用雙脈沖編碼,實現雙脈沖觸發。在此過程中，T0 作計數器用，計數滿N 次則發觸發脈沖。N 的計算方法如下:

　　已知: 電源頻率f = 50 Hz，晶振頻率F = 8 MHz,定時為60°，則：

　　根據N 值以及定時/ 計數器的工作模式，可以計算出定時/ 計數器的初值。

　　3. 3 比例控制調節程序

　　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量值之間的偏差，從而使實際輸出值不斷跟隨整定值，最終達到一致。另外,在該子程序中，系統啟動后，在5 s 之內，調節子程序只允許控制量以一個單位為步長，步進增加，這樣可以防止電壓上升過快，從而實現軟啟動。

　　控制量正比于測量值與整定值的偏差，理論上采用PID 算法，調節用離散差分方程表達式如下：

　　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、積分系數和微分系數，T 為采用周期。

4 結 語

　　該直流電源控制板在設計中具有以下幾大突出特點:

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

　　( 2) A/ D 的分辨率為12 位，定時器的最小計數間隔為1. 5 s，小擾動時電壓電流精度可達5 ? 。

　　( 3) 具有電源相序自動識別、缺相自動檢測、故障報警及狀態顯示等功能。

　　( 4) 多單片機控制設計，使單片機功能單一，提高了調節速度及系統性能的可靠性。