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基于单片机C8051F060的智能功率柜摘要：简要介绍了智能励磁功率柜的概念及C8051F060单片机的特点，详细论述了基于C8051F060的智能励磁功率柜的结构、原理以及与CAN总线通信的实现方法。该控制方案系统集成度高、硬件简单、工作可靠，具有很好的推广价值。关键词：C8051F060 微控制器 CAN 现场总线 励磁引言随着发电机容量的不断增大，对励磁系统的要求越来越高。国内目前使用的各类励磁调节器都非常先进，但功率柜的制造水平却不尽如人意，这势必影响励磁系统整体性能的提高进而妨碍整体发电系统性能的提高。目前，国产的励磁功率柜普遍存在检测功能不全、信息传送技术、控制和检测技术落后等问题。为了解决这一问题，本文给出了通过采用高集成度单片机实现的智能励磁功率柜与总线的通信方法，该方案具有完备的检测、控制和通信功能。单片机的特点系列单片机是美国公司推出的一种与系列单片机内核兼容的单片机。仅就笔者对的使用实践介绍一下其新特点内核采用流水线结构，速度可达，比普通的单片机快倍；其指令与标准系列单片机兼容，因而掌握开发过程非常容易；该芯片的调试方式支持在系统、全速、非插入调试和编程，且不占用片内资源。片上集成有 、内部、个口、 通道位的可编程增益、通道位可编程增益、路位、路模拟比较器、内部电压基准以及片内电源监视、降压检测和看门狗等功能。由于的高集成度，因而无需外扩、可编程口和，从而大大简化了硬件电路，并为构成以为核心的单片机系统创造了条件，同时也提高了系统的可靠性。 片内集成有个、个和个。最为便利的是，集成了总线控制器，这使得总线具有开发费用低廉、抗干扰性强、可适用于工业现场应用等特点，并可广泛应用于干扰环境非常严重的各种工业现场测控领域。只需加上总线收发电路就可挂接到通信网络上，因而大大简化了通信系统的设计，减少了通信节点受干扰的概率。 可编程的位计数器阵列有个捕捉比较模块和个通用位计数器定时器，这一为要求定时器计数器具有较多的测控节点提供了方便。能满足绝大多数工业测控节点的要求，能够形成以为核心的单片机系统，如果配以外围测量单元，还可形成完整的测控节点。智能励磁功率柜的系统结构智能功率柜系统原理框图如图所示。功率柜中最关键的部件是三相全控桥，控制此桥的核心参数为触发角度，该参数可由总线通过调节器送出，同时送达本地柜应发的电流值。经检测得到的输出电流与调节器的应发给定电流进行比较并完成运算，即可产生新的微调触发角度。该触发角度经形成触发脉冲继而驱动三相全控桥，从而实现柜间均流。与此同时，通过信号检测模块还可将柜内温度、晶闸管通断状态、输出电流值送入微控制器，以对各参数进行计算分析，并将其与设定的阈值进行比较，最后实时显示测量结果，同时报警。 基于模块实现的数字移相触发 三相晶闸管全控桥的工作原理及六个晶闸管的触发脉冲相序关系如图所示。该中包含个基于同一位计数器，并可作为时基的捕捉比较模块，每个模块可构成正沿捕捉、负沿捕捉、正负沿捕捉、软件定时器、高速输出、脉冲宽度调制器等种方式。本设计中采用的是高速输出模式，当计数器与模块的位捕捉比较寄存器相匹配时，相应模块的引脚的逻辑电平将发生变化，并引起相应中断。触发信号从同步信号过零点开始计时，调节器则经网将触发角的电角度值、同步信号周期值和脉冲宽度发送给各功率柜。同步信号采样电路见图，当同步信号过零产生中断时，计数器开始计数，并根据、及计数频率计算出的对应值和脉冲后沿的对应值，然后将写入个模块的位捕捉比较寄存器中。当捕捉寄存器的值与计数器的值相符时，引脚将变为高电平，以使相应模块产生中断，同时在中断子程序中，相应的被写入位捕捉比较寄存器。当其与计数器值相符时，引脚变为低电平，其中一路触发单脉冲。用门电路便可将路单脉冲合为路双窄脉冲。下式为和计算方法式中，可取， 为计数器的计数周期。 通过片内在线修改参数中的地址范围既可用于片内 ，也可用于附加的的扇区，这可通过设置寄存器的位来实现。由于片内必须先擦除再写入，而且应当以为一扇区进行，故附加的的扇区更适合用作非易失性数据的存储。在功率柜中，通常需要在线修改的参数为调节器的和，下面以 语句为例给出在线修改参数的程序 禁止看门狗 时钟的擦写频率 允许扇区擦除 允许扇区写 指向扇区 擦除 禁止擦除 将和参数写入 禁止写 读入当前值 总线在励磁装置中的应用总线是主要的现场总线之一。由于其低廉的开发费用、良好的抗干扰能力，总线在工业测控领域得到了广泛应用。关于总线的基本概念和接口电路，其相关内容较多，本文只介绍如何用实现总线通信的方法。 的控制器结构图给出了的内部结构图，由于不能直接访问信息，因此，必须通过寄存器与信息交换数据。信息共可存储帧信息。而寄存器则分为和两组，以分别定义为接受、发送功能，的寄存器可用于定义访问帧信息的哪一帧，则用于定义将一帧信息的哪一部分传到信息中。当中断寄存器为时，表示没有中断发生；当其为时，表示帧信息的哪一帧引起中断，而当其为时，则表示状态改变引起中断。 通信通信的初始化过程与其它控制器类似，图给出了其发送、信息与通信和接收中断子程序的框图。 总线在智能功率柜中的应用 通信系统由四个节点组成，其中包括一个调节器和三个功率柜。功率柜由完成通信功能，调节器由集成了协议的网卡负责通信。调节器可将单柜应发电流值、触发角、同步信号周期以及脉冲宽度等参数发送给各功率柜。功率柜则将各柜的输出电流值、导通监视结果、柜内各点温度反馈回调节器。 结束语由于的高集成度，因而只需少量外围测量电路便可组成集控制与通信功能于一体的单片系统，同时可提高系统的整体可靠性。另外，内核与普通系列兼容，且指令简单易学，因此，可缩短系统开发周期。本系统由带屏蔽层的双绞线构成通信介质，最大通信距离不超过米，通信速率可达。实际运行证明：通信效果很好。由此可见：本控制方案集成度高、硬件简单、工作可靠，具有很好的推广价值。