单片机控制晶闸管
基于单片机的晶闸管触发器的设计
基于单片机的晶闸管触发器的设计1 引言晶闸管也叫可控硅整流器．是目前工业应用中最为广泛的大功率变换器件。
晶闸管在烧结炉、电弧炉等整流场合主要采用移相触发控制，即通过调节晶闸管导通时刻的相位实现控制输出。
传统的晶闸管触发器采用模拟控制电路，无法克服其固有缺点。
数字式控制电路与模拟式相比，主要优点是输出波形稳定和可靠性高，但其缺点是电路比较复杂，移相触发角较大时控制精度不高。
随着单片机技术的发展，由单片机组成的控制电路的优势越明显，除具有与数字式触发电路相同的优点外，更因其移相触发角通过软件计算完成，触发电路结构简单，控制灵活，温漂影响小，控制精度可通过软件补偿，移相范围可任意调节等特点，目前已获得业界的广泛认可。
以三相桥式全控整流电路为例，介绍应用单片机组成晶闸管触发器硬件电路的设计，以及软件实现移相触发脉冲控制的方法。
2 单片机触发器的组成单片机控制的晶闸管触发器主要由同步信号检测、CPU硬件电路、复位电路和触发脉冲驱动电路4部分组成，如图l所示。
CPU通过检测电路获知触发信号，依据所要控制的电路要求，通过编程实现预定的程序流程，在相应时间段内通过单片机I/O端输出触发脉冲信号，复位电路可保证系统安全可靠的运行。
3 移相触发脉冲的控制原理相位控制要求以变流电路的自然换相点为基准，经过一定的相位延迟后，再输出触发信号使晶闸管导通。
在实际应用中，自然换相点通过同步信号给出，再按同步电压过零检测的方法在CPU中实现同步，并由CPU控制软件完成移相计算，按移相要求输出触发脉冲。
图2为三相桥式全控整流电路，触发脉冲信号输出的时序也可由单片机根据同步信号电平确定，当单片机检测到A相同步信号时，输出脉冲时序通常采用移相触发脉冲的方法，即用一个同步电压信号和一个定时器完成触发脉冲的计算。
这在三相电路对称时是可行的。
因为三相完全对称，各相彼此相差120°，电路每隔60°换流一次，且换流的时序事先已知。
单片机在晶闸管触发电路中的应用探讨
单片机在晶闸管触发电路中的应用探讨作者：周宇来源：《数字技术与应用》2013年第08期摘要：21世纪，伴随着计算机技术的高速发展，计算机的衍生品也在快速的繁衍，这其中的代表作就是单片机。
单片机最主要的应用在晶闸管触发电路中，单片机被广泛应用于各个电器控制元件中，对电路控制系统发生了天翻地覆的变化起着重要的作用。
本文主要从单片机和晶闸管的概念入手，详细介绍了单片机的几种应用，单片机的晶闸管触发电路，具有高集成度、智能化、体积小、安全、迅速、可靠稳定等优点，日后必然会广泛应用到各行各业。
关键词：单片机晶闸管触发电路中图分类号：TN344 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）08-0069-02在经济高速发展的今天，电力行业占据着举足轻重的地位。
2008年南方暴雪灾害和汶川大地震中，电力行业的重要性已经得以充分体现，没有电现代社会不会有任何文明。
如何安全有效的利用电力成为大家竞相发展的方向，这其中电力控制系统就又显得尤为重要。
很多国际知名的电力公司的控制系统均采用晶闸管触发系统控制，这其中最主要的元件就是单片机的广泛应用。
由高度集成的单片机组成的触发控制系统避免了元件多、故障率高和智能化低的缺点。
这种控制系统可实现高分辨率的数字触发，大大减小了出现误触发的几率，提高运行的安全可靠性能。
据单片机做成的晶闸管触发电路系统具有各种优势，减少了以往控制系统的误操作的几率，能够使设备安全的运行，今后势必会发展到人们日常生活的各个方面。
1 单片机及晶闸管的主要内容单片机到底是什么东西呢？多数人会感觉很陌生，对其一无了解，感觉包含很高深的理论。
其实单片机无非就是一个电脑，只不过是缩小版的。
但是麻雀虽小，五脏却是俱全的。
单片机也有和电脑很多相同的部件，例如CPU，内存，还有用于记录指令的存储单元。
用户可以根据自身的特殊需要而设计一个单片机系统，其实就是一个围绕单片机芯片而组建的计算机应用系统，这就是单片机应用系统。
采用单片机控制可控硅的调光电路
采用单片机控制可控硅的调光电路目前市面上有很多线路简单、价格低廉的调光灯，其调光方式主要有3种：一是利用可控硅改变电压导通角，二是利用变压器调节供电电压，三是利用电位器直接分压。
较理想的方式是通过可控硅调整电压导通角来实现调光。
可控硅调光的调光原理是通过可调电阻改变电容充放电速度，从而改变可控硅的导通角，控制灯泡在交流电源一个正弦周期内的导通时间，即而达到灯光调节的目的。
下面主要采用可控硅实现电灯亮度调节。
使用者通过按键控制电灯开、关，通过按键控制灯光的亮度。
可控硅直接接在220V交流电路上，但是单片机采用低电压供电，因此需要采用一定的隔离措施，将220V强电与5V弱电隔离。
系统使用MOC3051作为强电与弱电的隔离器。
MOC3051系列光电可控硅驱动器是美国摩托罗拉公司推出的器件。
该系列器件的显著特点是大大加强了静态dv/dt能力。
输入与输出采用光电隔离，绝缘电压可达7500V。
该系列有MOC3051及MOC3052，它们的差别只是触发电流不同，MOC3051最触发电流为15mA，MOC3052为l0mA。
MOC3051系列可以用来驱动工作电压为220V的交流双向可控硅。
MOC3051可直接驱动小功率负载，也适用于电磁阀及电磁铁控制、电机驱动、温度控制、固态继电器、交流电源开关等场合。
由于能用TTL电平驱动，它很容易与微处理器接口，进行各种自动控制设备的实时控制。
该调光电路是通过单片机控制双向可控硅的导通角来实现亮度调节的，如下图所示。
整个电路主要包括可控硅控制电路及过零检测电路。
图中MOC3051是摩托罗拉公司生产的光电耦合芯片，用以可靠驱动可控硅并实现强弱电隔离。
单片机P1.6口负责驱动光耦，控制可控硅导通和关断。
在灯泡主回路中，灯与可控硅串联、可控硅导通角的变化会改变灯光亮度。
XS1是外供交流220V电源的接入口。
为了精确控制可控硅的导通角，电路还加入过零检测电路，如图5-9所示。
交流电源从XS2引入并送入两片光耦，注意两光耦的输入端是反相的。
单片机控制的PWM斩波式交流净化稳压电源
单片机控制的PWM斩波式交流净化稳压电源目前，在各种沟通中，采纳正弦能量分配技术的沟通净化稳压电源是一种技术先进的稳压电源。
这种电源主要是通过转变晶闸管的触发角θ，来控制调感支路的等效，从而起到稳定输出的作用。
它具有性价比高、牢靠性好等特点。
但是这种方式产生的谐波较多，电感损耗较大，噪音显然，尤其对电网产生很大干扰。
为此，笔者用高频斩波技术对其举行改造，用或代替TBIAC，通过调整高频沟通斩波器的脉冲宽度来调整等效电感。
较好地解决了上述问题。
传统的正弦波沟通净化电源原理1所示。
图1中T是带气隙的自耦，输入沟通电接T的B点，由C点输出稳定的沟通电压。
L、L1和L2是线性电感器，L和双向晶闸管V组成调感支路。
L1和C1组成3次谐波，L2和C2组成5次谐波器波器，减小输出电压的失真度。
采纳脉冲相位控制技术转变双向晶闸管V和导通角，从而调节L的等效电感值，从T的N2绕组取得补偿电压，达到稳压目的。
用高频斩波技术改造传统的正弦波沟通净化电源的关键是用高频沟通开关取代双向晶闸管。
高频沟通开关有两种形式：整流桥+IGBT式和MOSFET反串联式，2所示。
整流桥+IGBT式适合于大功率电源，MOSFET反串联式适合中小功率电源。
下面详细介绍以整流桥+IGBT为沟通功率开关、系列90S8535为控制核心的单片机控制高频斩波调感式沟通稳压电源。
其原理框图3所示。
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双向可控硅及其触发电路
双向可控硅及其触发电路双向可控硅是一种功率半导体器件，也称双向晶闸管，在单片机控制系统中，可作为功率驱动器件，由于双向可控硅没有反向耐压问题，控制电路简单，因此特别适合做交流无触点开关使用。
双向可控硅接通的一般都是一些功率较大的用电器，且连接在强电网络中，其触发电路的抗干扰问题很重要，通常都是通过光电耦合器将单片机控制系统中的触发信号加载到可控硅的控制极。
为减小驱动功率和可控硅触发时产生的干扰，交流电路双向可控硅的触发常采用过零触发电路。
（过零触发是指在电压为零或零附近的瞬间接通，由于采用过零触发，因此需要正弦交流电过零检测电路）双向可控硅分为三象限、四象限可控硅，四象限可控硅其导通条件如下图：总的来说导通的条件就是：G极与T1之间存在一个足够的电压时并能够提供足够的导通电流就可以使可控硅导通，这个电压可以是正、负，和T1、T2之间的电流方向也没有关系。
因为双向可控硅可以双向导通，所以没有正极负极，但是有T1、T2之分再看看BT134-600E的简介：（飞利浦公司的，双向四象限可控硅，最大电流4A）推荐电路：为了提高效率，使触发脉冲与交流电压同步，要求每隔半个交流电的周期输出一个触发脉冲，且触发脉冲电压应大于4V ，脉冲宽度应大于20us.图中BT 为变压器，TPL521 - 2 为光电耦合器，起隔离作用。
当正弦交流电压接近零时，光电耦合器的两个发光二极管截止，三极管T1基极的偏置电阻电位使之导通，产生负脉冲信号，T1的输出端接到单片机80C51 的外部中断0 的输入引脚，以引起中断。
在中断服务子程序中使用定时器累计移相时间，然后发出双向可控硅的同步触发信号。
过零检测电路A、B 两点电压输出波形如图2 所示。
过零触发电路电路如图3 所示，图中MOC3061 为光电耦合双向可控硅驱动器，也属于光电耦合器的一种，用来驱动双向可控硅BCR 并且起到隔离的作用，R6 为触发限流电阻，R7 为BCR 门极电阻，防止误触发，提高抗干扰能力。
晶闸管触发器的单片机与设计
摘要本文介绍了一种以AT89C2051单片机为核心的晶闸管触发器的设计，替代模拟式晶闸管触发器，利用了AT89C2051单片机的优越性，设计出三相全控桥式整流电路的晶闸管数字触发器，实现了单片机在晶闸管触发电路中的应用，达到了触发脉冲的可靠触发。
此系统的单片机采用AT89C2051芯片，六路脉冲信号经过74LS04反相放大，推动功率放大芯片TD62004，该芯片的输出接脉冲变压器的初级绕组。
为了使复位更可靠，采用了先进的专用上电复位芯片X25045。
由于AT89C2051的管脚较少，手动调压信号的输入采用了串行A/D转换芯片TLC0831，而同步信号的输入采用了比较器LM339。
为了减少系统对单片机定时资源的要求，提出用一个同步电压信号，通过触发脉冲延迟角的调整算法，实现对称三相触发脉冲输出的方法，理论分析和试验证明该方法是可行的。
设计中采用非中断同步方式，该方式有很强的抗干扰作用，适用于各种恶劣现场环境。
该控制方案简单、使用元件少、实现容易、应用广泛，有很高的实用和推广价值。
关键词：单片机；晶闸管；触发器AbstractThe design of SCR trigger circuit with AT89C2051 single-chip microprocessor was introduced, which substituted analog SCR trigger circuit. Making use of the advantages of AT89C2051, a digital thyristor trigger device of three -phase bridge SCR circuit was specially designed .trigger device design and achieve reliable pulse trigger. In the thyristor trigger, the six-pulse was amplified reversely through the IC chip 74LS04 to drive power amplifier TD62004. The output of amplifier TD62004 is connected with the secondary of the transformer. An advanced special electrifying reset chip X25045 was used to guarantee the reliable reset. Due to fewer pines of AT89C2051, the input of manual regulation signal was realized through A/D convener TLC0831, and the input of the synchronous signal was achieved through LM339. In order to reduce the number of single chip timing resources, a new calculation method of trip angle based only one synchronism voltage is raised to realize symmetrically three phase trip pulse output control, the analysis and experiment proved the method raised in this paper is efficient. The system gives a creative non-interruption mode to input the synchronous signal. And has strong anti-interference ability and can fit for all kinds of abominable environments. It is featured by the simple controllable scheme, a few components, easy realization and extensive application, so that it is of high practical and popularization value.Key words：Single-chip microprocessor，Thyristor，Trigger目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 单片机控制系统 (1)1.2 单片机应用系统设计原则 (1)1.3 单片机应用系统设计方法 (2)1.4 MCS—51单片机 (5)1.5 晶闸管的简介 (5)1.5.1 晶闸管的基本特性 (6)1.5.2 晶闸管的主要参数： (7)1.5.3 晶闸管的派生器件 (8)1.6 课题的研究背景及意义 (8)1.7 课题的重点难点 (9)2 系统的电路设计 (10)2.1 主要芯片 (10)2.2 电路的原理结构 (12)2.3 硬件组成 (12)2.4 子系统的设计 (13)2.4.1 时钟电路 (13)2.4.2 上电复位电路 (13)2.4.3 晶闸管的同步检测 (14)2.4.5 A/D转换电路 (17)2.5 触发脉冲控制的实现原理 (20)2.6 晶闸管触发脉冲的驱动 (23)2.7 脉冲变压器 (24)3 系统软件设计 (25)3.1 软件设计方案 (25)3.2 程序 (25)3.3 系统初始化 (27)3.3.1 同步信号输入原理 (27)3.3.2 脉冲的计算方法 (27)3.3.3 定时/计数器初始化设置 (29)4 单片机控制系统的抗干扰设计 (31)5 单片机应用系统调试方法 (33)5.1 硬件调试 (33)5.1.1 静态调试 (33)5.1.2 动态调试 (33)5.2 软件调试 (33)6 Protel的简介 (35)6.1 原理图设计系统 (35)6.2 印制电路板（PCB）设计系统 (36)结论 (38)致谢 (39)参考文献 (40)附录A 程序 (41)附录B PCB印制电路板 (46)1 绪论1.1 单片机控制系统在各种工业控制和应用系统中，技术发展轨迹几乎无一例外地遵循着由模拟电路的控制技术转向全数字微机控制技术，变流电路的控制技术也不例外。
单片机驱动晶闸管电路
单片机驱动晶闸管电路晶闸管是一种常用的电子元件，具有方便控制电流的特点，广泛应用于各种电气控制系统中。
而单片机是一种微型计算机，具有高集成度、低功耗等优点，可以实现对各种外部设备的控制。
本文将介绍如何使用单片机来驱动晶闸管电路，实现对电流的控制。
一、晶闸管的原理和特性晶闸管是一种具有双向导通特性的电子器件，可以控制电流的通断。
它由四个层的PNPN结构组成，当施加一个正向电压时，晶闸管会进入导通状态；当施加一个反向电压时，晶闸管处于阻断状态。
晶闸管的导通状态只需要一个触发脉冲即可实现，而且导通后会一直保持，直到外部电源断开或者施加一个反向电压。
二、单片机的原理和特性单片机是一种集成度很高的微型计算机，内部包含了CPU、存储器、输入输出端口等功能模块。
它可以通过编程控制各种外部设备，实现各种功能。
单片机具有工作稳定、功耗低、体积小等特点，非常适合用于电气控制系统中。
三、单片机驱动晶闸管电路的设计为了实现单片机对晶闸管的控制，需要设计一个合适的电路。
首先，需要给晶闸管提供适当的触发脉冲，使其进入导通状态。
通常可以使用单片机的IO口输出一个高电平信号作为触发脉冲，通过一个电阻和一个电容器构成的触发电路，控制触发脉冲的宽度和频率。
还需要设计一个电源电路，将单片机和晶闸管连接在一起。
单片机和晶闸管的工作电压一般是不同的，需要通过适当的电平转换电路将其连接起来。
同时，为了保护单片机和晶闸管不受电压的干扰，还需要添加适当的滤波电路和保护电路。
需要编程控制单片机的IO口输出高低电平，实现对晶闸管的控制。
通过调整触发脉冲的宽度和频率，可以实现对电流的精确控制。
同时，还可以通过添加传感器等外部设备，实时监测电流大小，实现闭环控制。
四、应用实例单片机驱动晶闸管电路在实际应用中非常广泛。
比如，可以用于交流电调光系统、交流电压调节系统、交流电动机控制系统等。
通过单片机的编程控制，可以实现对电流的精确控制，提高系统的稳定性和可靠性。
单片机驱动晶闸管电路
单片机驱动晶闸管电路单片机驱动晶闸管电路是现代电子技术领域中一种常见的电路应用。
晶闸管是一种可控硅，具有开关功能，可以通过控制信号来控制电流的通断。
单片机作为一种微型计算机，具有处理和控制能力，可以通过编程来控制晶闸管电路的工作。
在晶闸管电路中，晶闸管的控制极连接到单片机的输出引脚，通过改变输出信号的高低电平来控制晶闸管的导通和截止。
当单片机输出高电平时，晶闸管处于导通状态，电流可以通过晶闸管流过；当单片机输出低电平时，晶闸管处于截止状态，电流无法通过晶闸管。
通过改变输出信号的高低电平和控制信号的频率，可以实现对晶闸管的精确控制。
单片机驱动晶闸管电路的应用非常广泛。
例如，可以将其用于交流电调光控制系统中，通过控制晶闸管的导通角来改变电流的大小，从而实现对灯光的调节。
此外，还可以将其用于电机控制系统中，通过控制晶闸管的导通时间和截止时间，来控制电机的转速和方向。
在变频器、功率逆变器等电源系统中，也可以利用单片机驱动晶闸管电路来实现对电流和电压的精确控制。
在设计单片机驱动晶闸管电路时，需要注意以下几点。
首先，要根据晶闸管的参数和工作要求选择合适的单片机型号和工作电压。
其次，需要编写相应的程序代码，通过单片机的IO口输出合适的信号来控制晶闸管。
在编程过程中，需要注意控制信号的频率和占空比的设定，以确保晶闸管的稳定工作。
此外，还需要注意电路的保护措施，如增加过流保险丝、过压保护电路等，以防止电路损坏。
单片机驱动晶闸管电路是一种常见且实用的电路应用，可以通过单片机的控制来实现对晶闸管的精确控制。
通过合理设计和编程，可以将其应用于各种电子设备和系统中，提高系统的性能和稳定性。
希望本文对读者们理解和应用单片机驱动晶闸管电路有所帮助。