智能型双电源开关控制器的设计
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2.2 频率检测
单片机对常用和备用电源进行频率检测，根据检测的结果来判断电源是否发生故障，然后进行相应的控制操作。频率检测电路主要以光耦TLP521-1和施密特触发器CD40106为主要器件构成。频率检测的硬件电路如图3所示。电网中的交流电经变压器后变换为电压较低的交流信号U1，U1经过光耦TLP521-1后就变成了同频率的方波信号。为了防止光耦内部的二极管被反向电流击穿，在光耦外部反向接了1个二极管。为了使光耦输出的方波信号更加规整，为单片机测量频率做好准备，在光耦的输出级加了施密特触发器CD40106。利用PIC16F884单片机的输入捕捉(CCP)功能记录第一个上升沿的时间t1和下一个上升沿的时间t2，则信号的周期T=(t2-t1) μs。为了提高测量的精度，采用多次测量取平均值的方法来实现。本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/180462.htm
2.3 电压检测
电压检测主要用来实时检测常用和备用电源的电压。PIC16F884单片机有14通道的10位A/D转换器，可以满足电压采样的精度。由于PIC16F884单片机只能对0～5 V间的单极性电压进行检测，故需要对交流电压进行提升使它成为单极性的电压信号。电压检测电路如图4所示[1]。
电路采用单电源供电的运放MCP604构成无限增益多路反馈二阶低通滤波器，除能够对交流信号进行电压提升外，还可以滤除交流信号中的高频成分，防止交流采样发生混叠效应。交流工频信号的采集，一般以其有效值进行计算：
，其中，N为1个周期内的采样点数(本系统中取N=40)，ui为第i个采样值。为了能够在1个工频周期内采样到40个点，需要每隔500 μs启动1次A/D转换。此过程可以用CCP的特殊触发事件来完成。将CCP的特殊触发事件设置成启动A/D转换，在程序中初始化CCP寄存器的值为0X1F4(500 ?滋s)即可。上述方法的缺点是在1个周期内的采样点数N为定值(40)，而由于电网的波动，电网电压的频率可能会发生变化，会造成测量的误差，因此，为了进一步提高电压采集的精度，还使用了频率跟踪法。首先利用单片机测出交流电压的频率，然后根据频率来计算1个周期内的采样点数N，这样可以大大降低因频率变换而造成的测量误差。
2.4 通信接口
为了使控制器能够方便地与上层控制平台进行联网通信，实现控制器的远程控制、远程监控等功能，本设计为控制器添加了通信接口，采用简单经济、广泛应用于工业上的RS485总线与外界进行通信。RS485采用差分信号进行传输，有较好的抗干扰能力，通过转换模块很容易实现从RS485到RS232的信号转换，从而便于和上位计算机通信。选用了Maxim公司的MAX485芯片作为通信控制的主要器件，其工作电源为+5 V，采用半双工通信方式，能够将TTL电平转换为RS485电平，内部包含了1个驱动器和1个收发器，通过串口可以方便地与PIC16F884进行通信。MAX485的接口电路如图5所示。
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