基于51单片机的直流电源控制板设计

2. 4 看门狗电路

　　控制板上设置了带有看门狗定时器的up 监控电路，即采用了MAX813L 芯片，如图6 所示。监控电路工作时，若在1. 6 s 内未检测到其工作，它将持续发复位信号，直到程序恢复正常。

　　3 软件设计

　　图6 看门狗电路

　　3. 1 同步配合的实现

　　首先根据三相同步电压信号向单片机提供中断信号，在单片机响应中断以后，根据三相全控桥整流电路对触发脉冲的要求来出触发脉冲。每当到a，b 相的换相点时，如图3( a) 所示，a 相与b 相之间的相电压比较会产生一下降沿信号给U 18 单片机的外部中断1 引脚( INT1) ，通过中断服务事件产生一个同步脉冲，同步脉冲送U 20 ( AT 89C52) ，波形图如图7 所示。

　　图7 同步脉冲波形图

　　3. 2 触发脉冲移相及脉宽控制

　　该系统是通过改变单片机片内定时/ 计数器的计数值达到改变触发角，从而改变直流电压和直流电流的大小。

　　U18单片机产生的同步脉冲送到U 20单片机，U20 单片机通过将测量值与整定值进行比较，比例调节，使得测量值等于整定值，同时产生移相脉冲给U 23的外部中断1( INT1) ，响应外部中断1 后，P1 口就开始输出第一个编码脉冲，同时定时，对应每60°发一个编码脉冲，一直到最后一个编码脉冲发送完成，再返回等待外部中断1( INT1) 的下一中断请求，即上层机发送移相同步脉冲给U23单片机。脉冲编码中采用双脉冲编码,实现双脉冲触发。在此过程中，T0 作计数器用，计数满N 次则发触发脉冲。N 的计算方法如下:

　　已知: 电源频率f = 50 Hz，晶振频率F = 8 MHz,定时为60°，则：

　　根据N 值以及定时/ 计数器的工作模式，可以计算出定时/ 计数器的初值。

　　3. 3 比例控制调节程序

　　为使输出电压/ 电流值和整定值吻合，在软件控制中，使控制量正比于整定值与测量值之间的偏差，从而使实际输出值不断跟随整定值，最终达到一致。另外,在该子程序中，系统启动后，在5 s 之内，调节子程序只允许控制量以一个单位为步长，步进增加，这样可以防止电压上升过快，从而实现软启动。

　　控制量正比于测量值与整定值的偏差，理论上采用PID 算法，调节用离散差分方程表达式如下：

　　式中: en ，en- 1 ，en- 2 分别为第n 次，n - 1 次和n - 2 次电压的偏差值; K P ，T I ，T D 分别为比例系数、积分系数和微分系数，T 为采用周期。

4 结 语

　　该直流电源控制板在设计中具有以下几大突出特点:

　　( 1) 采用中断功能: 四片51 系列单片机，每片有4 个中断源，如同步、移相、相序判别及缺相等信号的传递均利用中断功能，从而明显提高了系统响应速度和可靠性。

　　( 2) A/ D 的分辨率为12 位，定时器的最小计数间隔为1. 5 s，小扰动时电压电流精度可达5 ? 。

　　( 3) 具有电源相序自动识别、缺相自动检测、故障报警及状态显示等功能。

　　( 4) 多单片机控制设计，使单片机功能单一，提高了调节速度及系统性能的可靠性。