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由AT89C51 55構(gòu)成的溫濕度自動檢測系統(tǒng)

作者: 時間:2011-05-27 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

 0 引言

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/162039.htm

  隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和社會的進步,人們對供電持續(xù)性的要求已越來越高,如要求供電電源采用兩路甚至兩路以上,一路為常用電源(如外線電源),另外的為備用電源(如內(nèi)部的發(fā)電電源)。因此,需要一種能在電源之間進行切換的裝置,以保證某路正在使用的電源在出現(xiàn)故障時能切換到另外的正常電源上,保證供電不問斷或間斷時間在允許的范圍內(nèi)。該電源切換裝置必須具有反應靈敏、工作可靠、功能齊全、聲光指示等特點。傳統(tǒng)的電源切換裝置采用模擬信號處理方式的控制器,反應不靈敏,可靠性不高,且工作模式固定、單一。也有采用數(shù)字信號處理方式的控制器,但這種系統(tǒng)成本高,對工作環(huán)境要求苛刻。因此,設(shè)計出一種成本低、可靠性高、多工作模式、對工作環(huán)境沒有特殊要求的電源切換控制器,具有重要的現(xiàn)實意義。

  本文以單片機程序控制為基礎(chǔ)的電源切換控制器,可以達到現(xiàn)實要求。

  1 控制器組成和基本原理

  硬件原理方框圖如圖1所示。

的電源切換控制器的設(shè)計與實現(xiàn)

  B、C三相電壓送人控制器,經(jīng)過光電耦合,實現(xiàn)強電與弱電的良好隔離以及有效轉(zhuǎn)換。光電耦合器將每相電壓進行取樣,然后送人模數(shù)轉(zhuǎn)換器中,模數(shù)轉(zhuǎn)換后的結(jié)果被單片機讀入。單片機根據(jù)用戶鍵入的功能命令,對采集到的三相電壓與標準設(shè)定值進行智能判斷,然后發(fā)出相應的分閘、合閘指令(或聲光報警指令),經(jīng)過接口電路,驅(qū)動繼電器,使電源切換開關(guān)作相應的動作。如:某相電壓超過(或低于)規(guī)定的電壓值(簡稱過壓或欠壓)時,應有相應的指示及聲光報警,以及根據(jù)用戶設(shè)定的工作模式去自動切換電源,切換由繼電器帶動開關(guān)來實現(xiàn)。最后,單片機還應對切換后的開關(guān)進行檢測,以確定是否正常分閘或正常合閘,形成閉環(huán)控制回路,以免開關(guān)本身的故障造成系統(tǒng)不正常工作。

  2 電路結(jié)構(gòu)

  進行硬件電路設(shè)汁時,既要考慮控制功能的實現(xiàn)又要充分利用軟件的功能來簡化硬件結(jié)構(gòu),即做到軟硬兼施。

  2.l 輸入電路

  輸入電路如圖2所示。

基于AT89C51的電源切換控制器的設(shè)計與實現(xiàn)

  在圖2中,CC1端接常用電源的某一相,CN端接常用電源的中線,BB1端接備用電源的某一相,BN端接備用電源的中線。用光電耦合器IS604作為強電與弱電的隔離(實際電路中有6個IS604,為縮小電路圖的篇幅,這里只畫出常用電源的某一相,其它光電耦合器的相關(guān)電路連接,與之類似),IS604內(nèi)采用雙向發(fā)光管,轉(zhuǎn)換效率高,外界電壓輕微變化,IS604就有相應的輸出。R1為統(tǒng)調(diào)電阻,使每個光電耦合器在相同輸入時,有相同直流輸出,以克服光電耦合器之間的誤差,避免造成誤判。模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809性價比極高,其IN0~IN2接入常用電源三相電壓的取樣值,IN3~IN5接入備用電源三相電壓的取樣值,在單片機的地址線A0、Al、A2的控制下,輪流讀入每相取樣值的模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果,單片機中的程序根據(jù)這些瞬時取樣值與內(nèi)設(shè)的標準值相比較,做出相應的判斷,通過P1口,P2口,P3口進行輸出控制及指示。繼電器K5的作用是將常用電源或備用電源的某相電壓輸入變壓器_T1降壓、整流、穩(wěn)壓后作為控制器的工作電源。

  2.2 AT89C51及外圍電路

  由于單片機的腳位有限,為了擴展單片機的功能腳,采用了8255并行擴展芯片。如圖3所示,將8255的PAO~PA5用作工作模式指示(該圖中沒畫出發(fā)光二極管,8255可通過限流電阻直接驅(qū)動發(fā)光二極管),PCO~PC5作備用電源某相過壓或欠壓指示??紤]到電源切換控制器的工作環(huán)境惡劣.因干擾或其它原因(如待機工作)可能使單片機程序進入死循環(huán)或死機,加入看門狗電路MAX813L。單片機程序正常時在規(guī)定時間內(nèi)由PBO輸出喂狗脈沖,否則,MAX813L在1.6s后將單片機復位,單片機復位后根據(jù)74LS373鎖存的8255tA口的狀態(tài),恢復原來的工作模式,進入相應的服務程序,這樣,程序的運行基本上不受影響。此時,看門狗將單片機及8255等復位,但741S373在不掉電時,維持復位前的信息。只有整個控制器都掉電,74LS373才不保存原有信息,這樣74LS373不影響以后的工作模式設(shè)置。這也是沒有采用EEPROM而采用74L373保存控制器工作模式的原因。AT89C5l的P2.0~P2.5為常用電源某相電壓的過壓或欠壓指示。P2.6~P2.7可以用作電網(wǎng)發(fā)電的發(fā)電指令和卸載指令輸出。Pl.O~P1.7及P3.O~P3.5用作基本的I/O口,可以通過按鍵掃描的方式接受新的工作模式指令以及某路電源分閘、合閘指令輸出、報警發(fā)音輸出。

基于AT89C51的電源切換控制器的設(shè)計與實現(xiàn)

  2.3繼電器控制電路

  繼電器控制電路如圖4所示。

基于AT89C51的電源切換控制器的設(shè)計與實現(xiàn)

  在圖4中,只畫出常用電源合閘控制及備用電源合閘控制電路。常用電源合閘控制繼電器的線圈KA與備用電源合閘控制繼電器的常閉觸點K2D串接在一起,這樣當P1.1出現(xiàn)高電平、Pl.3出現(xiàn)低電平時,繼電器線圈K1A通電,其常開觸點K1C閉合,常閉觸點K1D”斷開,接通交流220V的常用電源閘刀控制線路,同時斷開備用電源合閘控制繼電器線圈K2A的電源,兩個繼電器接成互鎖的形式,以保證任何時刻只有一路電源被合閘接通,確保供電系統(tǒng)安全運行。該控制器還有分閘控制電路,電路形式與圖4類似,但不須接成互鎖形式。

  3 軟件設(shè)計

  電源切換系統(tǒng)一般有幾種工作模式,如:自投自復、自投不自復、只常、只備、發(fā)電,它們各有特點。自投自復的主要特點是,當常用電源不正常時,而備用電源正常時就接通備用電源,兩路電源都正常時,接通常用電源;自投不自復的主要特點,類似自投自復,但在使用備用電源時如果備用電源正常則不切換到常用電源;只常則不管常用電源是否正常都使用常用電源,但能對常用電源及備用電源進行檢測指示;只備類似只常,只使用備用電源;發(fā)電則是指備用電源由發(fā)電電源時,應有發(fā)電指令輸出以及卸載指令輸出。這些工作模式對應的硬件電路基本一樣,只是軟件編程時應有針對性和選擇性。另外,為進一步提高程序的穩(wěn)定性和抗干擾能力,在程序中還應設(shè)軟件陷阱等抗干擾措施。由 于8255的復位時間比單片機長,所以在上電復位后,對8255進行初始化之前,程序中要插入適當?shù)难訒r,使8255能正常工作。主程序流程圖如圖5所示。軟件中的檢測子程序、判斷子程序的思路,存參考文獻[I]中有具體的闡述。

基于AT89C51的電源切換控制器的設(shè)計與實現(xiàn)

  4 結(jié)語

  該電源切換控制器不僅能實現(xiàn)自投自復、只常、只備、自投不自復、發(fā)電、自動脫扣檢測、斷電再扣等工作模式,還能劉控制后的開關(guān)狀態(tài)進行檢測,以免開關(guān)本身的故障造成供電不正常。經(jīng)過1年多的試用,控制器運行穩(wěn)定,從縮小電路板而積方面考慮,現(xiàn)已準備對其進行硬件升級。



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