單片機在晶閘管觸發(fā)電路中的應用

本文介紹一種由8031單片機組成的觸發(fā)控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)高分辨率的數(shù)字觸發(fā)。在常規(guī)控制中，主要是用電子控制裝置對可控硅實現(xiàn)觸發(fā)，這種方法由于受到電子元器件的限制，其分辨率不高，有時還會出現(xiàn)誤觸發(fā)。

在電力拖動系統(tǒng)、電爐控制系統(tǒng)中現(xiàn)已大量采用可控硅（晶閘管）元件作為可調(diào)電源向電動機或電爐供電，這種由晶閘管組成的控制系統(tǒng)，主要是利用改變可控硅的控制角θ來調(diào)節(jié)供電電壓。

1 硬件組成及原理
　　
系統(tǒng)硬件組成如圖1，只須在8031最小系統(tǒng)上加一塊16位的定時／計數(shù)器8253和晶振電路，另加一塊帶一個14位定時／計數(shù)器的可編程RAM／IO擴展器8155，即可組成單片機的系統(tǒng)線路。

1．1 θ角定時
　　
控制角θ是滯后自然換相點的電角度，在工頻條件下，它和時間tθ有如下線性關(guān)系：

其中T是工頻電源周期，θ是控制角。
　　
由上式可知，由電角度θ就知道對應的定時時間tθ，則可利用定時／計數(shù)器就能實現(xiàn)對θ角的定時，這種用硬件定時的方法可大大節(jié)省CPU的在線工作時間。

8031本身有兩個16位的定時／計數(shù)器T0和T1，若用它們定時，選用方式1工作，就為16 位的定時／計數(shù)器方式。因為8031單片機一個機器周期由12個振蕩周期組成，工作于定時狀態(tài)，計數(shù)頻率為振蕩頻率的1／12，而工作于計數(shù)狀態(tài)，計數(shù)頻率為振蕩頻率的1／24，所以當取晶振頻率為6MHz，選用方式1定時工作狀態(tài)時，可得：

式中，T為工頻周期，T＝20ms。
　　
由于16位定時／計數(shù)器最大定時時間為65536，故最大定時角為：

由此可見，用8031單片機T0、T1定時，移相范圍大，而分辨率則受本機機器周期限制，再就是用于三相定時，2個定時／計數(shù)器也不夠，故最后確定選用NEC8253C－2定時／計數(shù)器來實現(xiàn)θ角定時，8253是一個三通道的16位定時／計數(shù)器，以減1計數(shù)方式工作，三個通道剛好滿足三相定時，而計數(shù)頻率由外部晶振提供，不受系統(tǒng)頻率限制，選用計數(shù)頻率為4MHz，則分辨率和最大定時角分別為：