基于单片机的过零检测控制新版系统的设计.doc

基于单片机过零检测控制系统设计
如下图所示为按上述思想设计电压正向过零检测电路。220V交流电一方面通过电阻分压,然后进行光电耦合,假设输入是A相电压,则在A相电压由负半周向正半周转换时,图中三极管导通并工作在饱和状态,会产生一种下降沿脉冲送入ADμC812INT0引脚使系统进入中断程序。微机系统进入中断程序后,发出采样命令并从采样保持器读取无功电流值Iqm,这个无功电流即为A相无功电流,通过1/4个周期电压达到最大值,此时对电压进行采样,得到UM,由UM=1.414U可以得到电压有效值U。

过零检测及单片机调压

一方面用PWM(脉宽调制）办法用于可控硅控制是有条件，即调制频率不能不不大于市电频率（50Hz），也就是周期不能不大于20mS，否则就不能达到调制作用，调制频率超过市电频率时，可控硅即处在持续导通状态而不能达到调压目。只有调制频率低于市电频率才干起到调压目，即限制市电周波通过可控硅数量而起到调压目。因而用该种办法调制电压周波数一定是不大于50HZ，超过了人眼视觉暂留效应，此就是用于调光产生闪烁因素。该调压办法用在调功或对脉动电压不敏感用途上尚可。如果采用可控硅调压用在调光上，须采用移相调制办法，可使光持续可调。采用移相办法就需过零检测作为移相基点。过零检测其实并不难，如果规定调压比不是很高采用简朴办法即可奏效；用一只三极管即可。用单片机进行移相调压控制可以做得很精。
/********************************************************************************/
＃i nclude <pic.h>
__CONFIG (CPD&PROTECT&BOREN&MCLRDIS&PWRTEN&WDTEN&INTIO);
/********************************************************************************/
//
void init (void);
/********************************************************************************/
//
bit fg_pw,fg_vs,fg_zq;
volatile unsigned char fg_count;
volatile unsigned int time1_temp,buff;
/********************************************************************************/
#define powon GPIO|=0B00110000
#define powoff GPIO&=0B00001111
#define vpp GPIO2
#define feedback GPIO0
/********************************************************************************/
void init (void)
{ CLRWDT();
TRISIO=0B11001111;
WPU=1;
IOCB=4； //使能过零信号中断
VRCON=0;
PIE1=1;
OPTION=0;
INTCON&=7;
INTCON|=0B10001000;
CMCON=7;
T1CON&=1;
T1CON|=0x10;
}
/*********************************************************************************/
void interrupt isr_power (void)
{ GPIO=GPIO;
if (TMR1IF&&TMR1ON)
{ TMR1IF=0;
if (fg_pw)
{ if (!fg_vs)
{powon;fg_vs=1;TMR1L=112;TMR1H=0xfe;} //触发宽度400US（256+144）
else
{fg_vs=0;
powoff； //关闭
TMR1ON=0;
}
}
else {powoff;fg_count=0;}
}
if (GPIF)
{ GPIF=0;
if (fg_pw)
{fg_zq=1;
TMR1H=(time1_temp>>8);
TMR1L=(time1_temp&0xff);
//if (vpp==0) TMR1H-=3； //上下沿检测，下沿时间补偿（3*256）US
TMR1ON=1;
}
else
{ if (vpp) {TMR1ON=1;TMR1L=TMR1H=0;} //l-->h
else
{time1_temp=(TMR1H<<8|TMR1L)； //h-->l
TMR1ON=0;
TMR1L=TMR1H=0;
time1_temp=~time1_temp； //同步信号周期检测（时间）
time1_temp+=1000； //一种半周时间中缩短1MS开始触发
buff=time1_temp;
if (++fg_count>=4) fg_pw=1;//持续周期检测4次
}
}
}
}
/************************************************************************************/
void main (void)
{ unsigned int i;
TMR0=0;
init();
while (1)
{ if (fg_pw&&fg_zq)
{ fg_zq=0;
if (feedback) {if(time1_temp<0xffff-1000) time1_temp+=20;}//功率（电压）上限
else
{if (time1_temp>buff)time1_temp-=20;} //功率（电压）下限
for (i=1000;i!=0;i--) {;}
init();
}
}
}

光电隔离抗干扰技术及应用
摘要：在电子电路系统中，不可避免地存在各种各样干扰信号，若电路抗干扰能力差将导致测量、控制精确性减少，甚至产生误动作，从而带来破坏性后果。因而，若硬件上采用某些设计技术，破坏干扰信号进入测控系统途径，可有效地提高系统抗干扰能力。事实证明，采用隔离技术是一种简便且行之有效办法。隔离技术是破坏“地”干扰途径抗干扰办法，硬件上惯用光电耦合器件实现电→光→电隔离，它能有效地破坏干扰信号进入，可靠地实现信号隔离，并容易构成各种功能状态。
核心词：光电耦合器 隔离 抗干扰
1.光电耦合器件简介
光电耦合器件是把发光器件(如发光二极管)和光敏器件(如光敏三极管)集成在一起，通过光线实现耦合构成电一光和光一电转换器件。图1所示为惯用三极管型光电耦合器原理图。

当电信号送人光电耦合器输入端时，发光二极管通过电流而发光，光敏元件受到光照后产生电流，CE导通；当输入端无信号，发光二极管不亮，光敏三极管截止，CE不通。对于数字量，当输人为低电子“0”时，光敏三极管截止，输出为高电平“1”；当输人为高电平“1”时，光敏三极管饱和导通，输出为低电平“0”。若基极有引出线则可满足温度补偿、检测调制规定。
光电耦合器之因此在传播信号同步能有效地抑制尖脉冲和各种噪声干扰，使通道上信噪比大为提高，重要有如下几方面因素：
(1)光电耦合器输入阻抗很小，只有几百欧姆，而干扰源阻抗较大，普通为105～106Ω。据分压原理可知，虽然干扰电压幅度较大，但馈送到光电耦合器输入端噪声电压会很小，只能形成很薄弱电流，由于没有足够能量而不能使二极管发光，从而被抑制掉了。
(2)光电耦合器输入回路与输出回路之间没有电气联系，也没有共地；发光管和受光器之间耦合电容很小（2pF以内）分布电容极小，而绝缘电阻又很大，因而回路一边各种干扰噪声都很难通过光电耦合器馈送到另一边去，避免了共阻抗耦合干扰信号产生。
(3)光电耦合器可起到较好安全保障作用，虽然当外部设备浮现故障，甚至输入信号线短接时，也不会损坏仪表。由于光耦合器件输入回路和输出回路之间可以承受几千伏高压。
(4)光电耦合器响应速度极快，其响应延迟时间只有10μs左右，适于对响应速度规定很高场合。
2．光电隔离技术应用
2．1 微机接口电路中光电隔离
微机有各种输入端口，接受来自远处现场设备传来状态信号，微机对这些信号解决后，输出各种控制信号去执行相应操作。在现场环境较恶劣时，会存在较大噪声干扰，若这些干扰随输入信号一起进入微机系统，会使控制精确性减少，产生误动作。因而，可在微机输入和输出端，用光耦作接口，对信号及噪声进行隔离。典型光电耦合电路如图2所示。

该电路重要应用在“A／D转换器”数字信号输出，及由CPU发出对前向通道控制信号与模仿电路接口处，从而实当前不同系统间信号通路相联同步，在电气通路上互相隔离，并在此基本上实现将模仿电路和数子电路互相隔离，起到抑制交叉串扰作用。
2．2 功率驱动电路中光电隔离
在微机控制系统中，大量应用是开关量控制，这些开关量普通通过微机I／O输出，而I／O驱动能力有限，普通局限性以驱动某些点磁执行器件，需加接驱动接口电路，为了避免微机受到干扰，须采用隔离办法。如晶闸管所在主电路普通是交流强电回路，电压较高，电流较大，不易与微机直接相连，可应用光耦合器将微机控制信号与晶闸管触发电路进行隔离，电路实例如图3所示。

在马达控制电路中，也可采用光耦来把控制电路和马达高压电路隔离开。马达靠MOSFET或IGBT功率管提供驱动电流，功率管开关控制信号和大功率管之间需隔离放大级。在光耦隔离级一放大器级一大功率管连接形式中，规定光耦具备高输出电压、高速和高共模抑制。
2．3 远距离隔离传送
在计算机应用系统中，由于测控系统与被测和被控设备之间不可避免地要进行长线传播，信号在传播过程中很易受到干扰，导致传播信号发生畸变或失真，此外，在通过较长电缆连接相距较远设备之间，常因设备间地线电位差，导致地环路电流，对电路形成差模干扰电压。为保证长线传播可靠性，可采用光电耦合隔离办法，将2个电路电气连接隔开，切断也许形成环路，使她们互相独立，提高电路系统抗干扰性能。若传播线较长，现场干扰严重，可通过两级光电耦合器将长线完全“浮置”起来，如图4所示。

长线"浮置"去掉了长线两端间公共地线，不但有效消除了各电路电流经公共地线时所产生噪声电压形成互相窜扰，并且也有效地解决了长线驱动和阻抗匹配问题；同步，受控设备短路时，还能保护系统不受损害。
2．4 过零检测电路中光电隔离
零交叉，即过零检测，指交流电压过零点被自动检测进而产生驱动信号，使电子开关在此时刻开始开通。当代零交叉技术已与光电耦合技术相结合。图5为一种单片机数控交流调压器中可使用过零检测电路。

220V交流电压经电阻R1限流后直接加到2个反向并联光电耦合器GD1，GD2输入端。在交流电源正负半周，GD1和GD2分别导通，UO输出低电平，在交流电源正弦波过零瞬间，GD1和GD2均不导通，UO输出高电平。该脉冲信号经非门整形后作为单片机中断祈求信号和可控硅过零同步信号。
3． 注意事项
(1) 在光电耦合器输入某些和输出某些必要分别采用独立电源，若两端共用一种电源，则光电耦合器隔离作用将失去意义。
(2) 当用光电耦合起来隔离输入输出通道时，必要对所有信号(涉及数字量信号、控制量信号、状态信号)所有隔离，使得被隔离两边没有任何电气上联系，否则这种隔离是没故意义。

闪烁问题

EXTERAL1_SERVE：
CLR EX1
PUSH ACC
PUSH PSW
PUSH B
PUSH DPH
PUSH DPL
MOV PSW,#00H;#00011000B ;Bank 3

SETB lamp1;高电平关MOC3021
SETB lamp2
SETB lamp3
SETB lamp4
MOV LAMP1_DUTY_COUNTER,LAMP1_DUTY_CURRENT；过零后重新加载占空比数据
MOV LAMP2_DUTY_COUNTER,LAMP2_DUTY_CURRENT
MOV LAMP3_DUTY_COUNTER,LAMP3_DUTY_CURRENT
MOV LAMP4_DUTY_COUNTER,LAMP4_DUTY_CURRENT
LCALL DELAYUS；延时小段时间
POP DPL
POP DPH
POP B
POP PSW
POP ACC
SETB EX1
RETI
DELAYUS：
MOV R7,#250
DELAYUS_WAIT：
NOP
NOP

DJNZ R7,DELAYUS_WAIT
RET

这是过零某些

触发某些：
TIME0_SERVE： CLR ET0
CLR TR0
PUSH ACC
PUSH PSW
PUSH B
PUSH DPH
PUSH DPL
MOV PSW,#00010000B ;Bank 2
MOV TH0,#0FdH
MOV TL0,#040H
SETB TR0
LCALL PWM_PROCESS
SETB lamp1;高电平关MOC3021
SETB lamp2
SETB lamp3
SETB lamp4

LCALL COLOR_OUTPUT

TIME0_SERVE_END： POP DPL
POP DPH
POP B
POP PSW
POP ACC
SETB ET0
RETI

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;；
COLOR_OUTPUT：

COLOR_OUTPUT_LAMP1： MOV A,LAMP1_DUTY_COUNTER
JNZ COLOR_OUTPUT_EXIT
CLR LAMP1

sjmp COLOR_OUTPUT_RET

COLOR_OUTPUT_EXIT： setb LAMP1

COLOR_OUTPUT_RET：
RET
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;；
PWM_PROCESS：

PWM_PROCESS_LAMP1： MOV A,LAMP1_DUTY_COUNTER
JZ PWM_PROCESS_EXIT
DEC LAMP1_DUTY_COUNTER

PWM_PROCESS_EXIT： RET