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pic单片机控制双向可控硅调节交流电压的电路设计
p i c单片机控制双向可控硅调节交流电压的电路设计(总4页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除由于项目需要根据光照传感器采集到的光照强度或上位机的指令调节交流灯泡的亮度。
最好的方式便是调节供电的交流电压。
参考了许多资料，最后决定采用采集交流信号的同步信号，并根据此交流信号输出延时脉冲控制可控硅导通角的方式进行交流调压。
1.交流电压过零点信号提取图1 交流同步信号提取如上图1所示，左侧为两个30K/2W的电阻，这样限制输入电流为：220V/60K=3.67mA,由于该路仅仅是为了提取交流信号，因此小电流输入即可。
整流桥芯片采用小功率（2W）的KBP210，之后接入一个光耦（P521）,这样如图1整流后信号电压值超过光耦前段二极管的导通电压时，即产生一次脉冲，光耦右侧为一上拉电路，VCC 为单片机供电电压：+3.3V。
光耦三极管导通时，输出低电平，关闭时输出高电平。
输出同步信号如上图1同步信号。
2.PIC单片机的输入信号及输出脉冲图2 单片机的输入同步信号及输出脉冲如上图2所示，采集到的同步信号进入PIC单片机的一个数值I/O口，作为外部中断的触发信号，每触发一次，单片机进一次中断，然后人为定义一个延时，一定导通角后输出可控硅触发信号，延时时间越长（注意应小于半个周期的时间：10ms），一个周期内的导电时间越短，即输出电压平均值越小，灯泡越暗。
3.双向可控硅驱动电路图3双向可控硅驱动电路如上图3所示，PIC单片机的数字输出口DO，输出触发信号。
此处考虑到单片机引脚的输出电流有限，电路用单片机引脚输出触发三极管，控制电路的通断。
（此处电路可考虑进一步精简，如单片机引脚串联一小电阻：200Ω，直接驱动光耦可控硅）触发信号为高电平时，光耦可控硅MOC3021基极触发已承受压降的集电极和发射极导通，使用一30K/2W的电阻限制双向可控硅TLC336A的基极电流最大为：220V/30K=7.34mA。
单片机控制可控硅Word文档
1 调光控制器设计在日常生活中，我们常常需要对灯光的亮度进行调节。
本调光控制器通过单片机控制双向可控硅的导通来实现白炽灯(纯阻负载)亮度的调整。
双向可控硅的特点是导通后即使触发信号去掉，它仍将保持导通；当负载电流为零(交流电压过零点)时，它会自动关断。
所以需要在交流电的每个半波期间都要送出触发信号，触发信号的送出时间就决定了灯泡的亮度。
调光的实现方式就是在过零点后一段时间才触发双向可控硅开关导通，这段时间越长，可控硅导通的时间越短，灯的亮度就越低；反之，灯就越亮。
这就要求要提取出交流电压的过零点，并以此为基础，确定触发信号的送出时间，达到调光的目的。
1．1 硬件部分本调光控制器的框图如下：查看原图（大图）控制部分：为了便于灵活设计，选择可多次写入的可编程器件，这里选用的是ATMEL的AT89C51单片机。
驱动部分：由于要驱动的是交流，所以可以用继电器或光耦+可控硅(晶闸管SCR)来驱动。
继电器由于是机械动作，响应速度慢，不能满足其需要。
可控硅在电路中能够实现交流电的无触点控制，以小电流控制大电流，并且不象继电器那样控制时有火花产生，而且动作快、寿命长、可靠性高。
所以这里选用的是可控硅。
负载部分：本电路只能控制白炽灯(纯阻负载)的亮度。
1．2 软件部分要控制的对象是50Hz的正弦交流电，通过光耦取出其过零点的信号(同步信号)，将这个信号送至单片机的外中断，单片机每接收到这个同步信号后启动一个延时程序，延时的具体时间由按键来改变。
当延时结束时，单片机产生触发信号，通过它让可控硅导通，电流经过可控硅流过白炽灯，使灯发光。
延时越长，亮的时间就越短，灯的亮度越暗(并不会有闪烁的感觉，因为重复的频率为100Hz，且人的视觉有暂留效应)。
由于延时的长短是由按键决定的，所以实际上就是按键控制了光的强弱。
理论上讲，延时时间应该可以是0～10ms内的任意值。
在程序中，将一个周期均分成N等份，每次按键只需要去改变其等份数，在这里，N越大越好，但由于受到单片机本身的限制和基于实际必要性的考虑，只需要分成大约100份左右即可，实际采用的值是95。
单片机控制可控硅
单片机控制可控硅单片机（Microcontroller）是一种集成了处理器、存储器和各种输入输出接口功能于一体的微型电子电路芯片。
它通过编程，可以实现对其他外部器件的控制。
而可控硅（Silicon-controlled rectifier，简称SCR）是一种电子元件，主要用于电能控制和电能变换。
单片机控制可控硅是一种常见且实用的控制技术。
在控制可控硅时，单片机可以根据需要控制可控硅的导通和断开状态，从而实现对电路中电能的控制和变换。
下面将详细介绍单片机控制可控硅的原理、应用以及优势。
一、单片机控制可控硅的原理单片机控制可控硅的原理是利用单片机的GPIO（General Purpose Input/Output）口来控制可控硅的门控信号。
当单片机的GPIO口输出高电平时，可控硅接收到高电平信号，从而导通；当GPIO口输出低电平时，可控硅接收到低电平信号，从而断开。
具体来说，单片机通过编程设置GPIO口的电平状态，可以控制可控硅的导通和断开时间。
通过控制导通和断开时间的比例，可以控制电路中电能的传输和变换。
二、单片机控制可控硅的应用1. 交流电调光控制在交流电调光控制中，可控硅被用来控制灯光的亮度。
通过单片机控制可控硅的导通时间比例，可以实现灯光的亮度调节。
这种应用常见于家庭、办公室及商业场所的照明系统。
2. 交流电机速度控制可控硅还可以用于交流电机的速度控制。
通过调节可控硅的导通时间比例，可以改变电机的驱动电压，从而实现电机的速度调节。
这在工业自动化、机械控制中得到广泛应用。
3. 直流电源调节单片机控制可控硅还可以用于直流电源的调节。
通过控制可控硅的导通时间，可以实现对直流电源输出电压的精确调节。
这在电子设备、通信设备等领域中非常常见。
三、单片机控制可控硅的优势1. 灵活性强单片机控制可控硅可以灵活调节其导通时间比例，从而实现对电路中电能的精确控制。
通过编程，可以方便地调整控制策略，满足不同需求。
基于单片机的可控硅全控桥数字触发控制系统
, 电参量计算
本控制系统中， 用于各控制算法的检测量有： 励磁 电压、 励磁电流、 机端电压、 功率因数、 无功等， 对于功 率因数， 无功等参数等采用软件计算。 万方数据
如图 5 所示， 机端电压 ! ， 电流 " ， 周期 # ， 过零相位时 差 !# 均可由硬件直接测量， 由此可计算视在功率 $ ， 有功 % ， 无功 & ， 频率 ’ ， 功率因数 67其算法为： "， ’ ( %) # "
［+］ 。 (， O 号可控硅的补脉冲 以上所有时序以定时器 )! 为时基， 定时器 )! 为 软 件 扩 展 为 +& 位， 计数频率为 % !O 位 定 时 计 数 器，
目前常用的可控硅触发电路均采用模拟集成电 路， 由于元器件较多， 通常使用阻容元件进行积分斜率 调整， 使得电路复杂， 可靠性差， 调试维护较为困难。 笔者所提出的基于单片机为核心， 集控制、 触发于一体 的可控硅控制器， 使其外围元件少， 集成度高， 控制精 度高， 克服了模拟集成电路的缺点。本控制器已运用 于重庆西南水电控制设备厂生产的 “-./ # &,” 型微机 励磁调节器上， 在水电站励磁控制系统中获得了很好 的效果。
［#］黄俊， 王兆安 2 电力电子变流技术 ［ 3］ 机械工业出 " 北京： 版社， #44%2 ［$］黄耀群， 李兴源 2 同步电机现代励磁系统及其控制 ［ 3］ "成 都： 成都科技大学出版社， #445 " ［5］粟春， 高辉， 石建明， 等 2 基于 678 的静止同步补偿脉冲发 生器及控制器的设计 ［ 9］ （#5） ： " 电力系统自动化， #444， $5 $: 1 $42 ［(］贾晓炜， 秦敏， 顾颖萌 2 微机励磁调节器功能的完善和改进 ［ 9］ （#!） ： " 电力系统自动化， #444， $5 (% 1 (:2
基于锁相环的单片机控制可控硅整流触发器
信号进行比较，当基准信号和压控振荡器信号频率与相位相同时，鉴相器的输出为零；当两信号的频率和相
位不同时，鉴相器的输出就产生一个误差电压，这个误差电压经过滤波环节，控制压控振荡器，使其输出频率
和相位与输入信号的频率和相位绝对匹配，锁相环路即实现了“锁相”［"］A
增刊
郝媚美等：基于锁相环的单片机控制可控硅整流触发器
$(-
图 ! 电压波形图
" 结论
采用单片机来控制可控硅的触发，是可控硅应用的发展趋势，采用锁相技术保证单片机的计数脉冲相位与 电源相位严格保持同步可减小触发误差，使其更精确 # 本文的思路是在尽量少增加硬件的情况下，充分利用单 片机资源实现对三相全波全控桥整流触发的控制，对提高三相全波全控桥整流装置的可靠性具有实际意义 #
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郑应文联系人研究员zhengywfzueducn晶闸管电力变流技术的核心控制技术是触发电路它要求触发电路的可靠性高对称性好早期的分离元件构成的触发电路由于元件参数的分散性同步电压波形畸变都会导致三相触发电路中各个触发器的移相特性不一致对称性可靠性差调试困难现已逐步被淘汰一些升级换代的计算机产品靠本身晶振构成的时钟决定触发角机内时钟不能与工频电源同步所以当工频电源频率有波动时必然产生触发误差虽对触发精度影响不是很大但属于原理性误差应设法消除采用单片机控制可控硅的触发是可控硅应用的发展趋势本文用mcs51系列单片机结合外围器件控制可控硅触发采用cd4046锁相环芯片再造一个和采样信号严格同步的信号来直接控制信号的采样和转换保证采样频率和信号基波频率的比值为固定值实现取样频率和信号基波频率的准确跟踪工频50hz锁相倍频原理工频电源的1个周期理论上是20ms但由于电网负荷的变化经常出现周期不严格等于20ms的情况为适应这种现实将单片机对周期的计时改为对频率的计数只要该频率为工频电源的倍频则每一倍频后的脉冲即代表一个固定的电角度若该倍频脉冲串与工频电源的相位严格锁定则这种方案可以从原理上消除电网频率不稳定造成的触发误差其原理如图1所示锁相环路是一个相位负反馈的闭合环路相位比较器也称鉴相器对基准输入信号和压控振荡器引入信号进行比较当基准信号和压控振荡器信号频率与相位相同时鉴相器的输出为零
基于单片机控制可控硅调节交流电压
基于单片机控制可控硅调节交流电压.(2009-03-27 11:36:50)转载标签：杂谈资料来自专业毕业设计网摘要在科技腾飞发展的今天, 电力能源已日益成为人类生活最主要的能源，随着电需求量的提高,科技的发展,我们需要一种精度比较高的数控交流调压器。
本次设计的目的是使设计者熟悉并掌握单片机工作原理，熟练运用单片机和其他一些芯片进行电路设计和编程。
用一片89C51单片机做控制器。
通过采用整周波过零关断和触发技术，对自偶变压器的次级不等量的绕组用双向可控硅进行组合控制，从而输出可调交流电压。
由于没有滑动触点且可控硅采用过零触发，输出的交流电压的波形是连续不断的，且几乎不失真，也不产生高次谐波的空间辐射。
还有电压反馈环节采用的是压频变换，将实际输出的电压再采集回单片机，然后用LED数码管动态显示出来。
本设计采用RS-232与计算机通信，得到数据。
在程序跑飞的时候采用了看门狗来对单片机进行复位处理。
该设计可以对交流电压快速准确的变化，满足一些厂家的应用要求。
关键字：单片机、可控硅、压频变换、串行通信目录1．绪论11.1 单片机概述11.2 本文主要研究内容22．统硬件设计32.1 系统总体框图32.2 可控硅调节原理部分42.3 时钟电路62.4 过零检测电路72.5 可控硅调压电路82.5.1 可控硅调节部分芯片介绍9 2.6 WATCH DOG电路/复位电路9 2.7 交流输出电压检测电路102.8 计算机与单片机通信部分12 2.8.1接口器件的说明132.9 LED数码显示部分153．系统软件设计163.1 系统工作原理163.2 系统软件工作流程163.3 计算机与单片机通信软件流程17 3.4 对计算机给定的数值的处理20 3.5 电压输出反馈部分软件203.5.1 定时器/计数器软件部分20 3.5.2 关于中断响应213.6 LED数码显示软件部分233.7 软件抗干扰措施244．结束语25。
单片机控制可控硅加热
单片机控制可控硅加热单片机控制可控硅加热随着科技的飞速发展，现代工业生产越来越依赖于控制技术的应用。
而在控制技术中，单片机技术被广泛应用于许多领域，包括工业自动化、机器人技术、交通运输等。
其中，单片机控制可控硅加热在工业制造和生产中发挥了重要的作用。
何为可控硅？可控硅是一种半导体器件，具有很好的电控特性。
可控硅的特点是只有在阳极电压正向电压达到开关电压时，才能导通电流。
在感性和电容性负载下，可控硅的瞬时开关速度较快，可以比其他电器开关更精准的控制电力调节。
单片机控制可控硅加热的意义可控硅的特性可以通过单片机技术完全控制。
单片机的优点是可编程性强，对工业现场强电控制灵活，可全程监视控制电路状态，适合构建精密的控制系统。
单片机控制可控硅加热可以降低能源消耗和生产环境的恶化，也可以提高产品质量和生产效率。
单片机控制可控硅加热的实现方法单片机控制可控硅加热的主要步骤如下：1.设计并搭建硬件电路在单片机和可控硅之间需要深入严谨的配合，需要设计电路板，选购电子器件，焊接和组装。
可以采用现成的集成电路板，如针对可控硅的驱动电路板，也可以自行设计电路板，其中包括掌握器、电力器和驱动电路等。
2.软件编程通过廉价的开发板进行实验和编程，控制可控硅开关通断的时间，从而达到控制电器的芈展示。
3.实际应用在电磁脉冲防护、数字控制机床、电气化模块和化工炉炉控制等众多行业中，单片机控制可控硅加热被广泛应用。
在数字控制机床中，采用单片机控制可控硅加热，做到工件加热温度的快速准确控制，最终保证工件质量和加工精度。
在化工炉中，采用单片机控制可控硅加热，做到炉温恒定、升降温速度阀控，也可以远程控制；而在矽碳炉中，则采用可控硅PN结管控制，做到炉温精确控制。
总结单片机控制可控硅加热是一种高效且环保的电力调节方式，具有精密控制、大电量控制范围、全电路保护等优点，可以用于各个领域的电器控制中。
通过单片机控制可控硅加热的应用，可以提高工业生产效率和产品质量，降低能源消耗和对环境的污染。
采用8031单片机触发可控硅变流器
"
系统的应用
采用单片机来控制可控硅的触发， 是可控硅应用的发展趋势。本系统在实际应用中也已显示出触发精
度高， 可靠性高， 易于调试， 操作方便等优点。该触发电路在实际应用中已成功触发过 "## $ 2##0 的晶闸管。
图2
显示及键盘接口
参考文献： ［"］黄 俊 * 电力电子变流技术 ［1］ 机械工业出版社， * 北京： "33& * ［-］薛钧义 * 145 $ %" 系列单片微笑型计算机及其应用 ［1］ 西安交通大学出版社， * 西安： "33# *
期刊论文基于单片机的可控硅全控桥数字触发控制系统重庆大学学报自然科学版2002251针对中小型水电站励磁系统设计了一种基于单片机的新型实用的可控硅数字触发电路运用单片机高速输出口实现可控硅全控桥的触发控制该电路集控制触发于一体使其外围元件少集成度高控制精度高稳定可靠运用多种控制理论和最新电子技术及检测技术用单片微机实现了水轮发电机组励磁控制系统的采样控制存贮通讯数字触发脉冲软件调差及全软件实现各控制功能模克服了模拟集成电路的缺点使其结构简单功能完善可靠性高成本低使中小型水电机组励磁控制性能进一步提高并阐述了一个应用于水电站励磁控制系统中的实际应用
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1 调光控制器设计
在日常生活中，我们常常需要对灯光的亮度进行调节。
本调光控制器通过单片机控制双向可控硅的导通来实现白炽灯(纯阻负载)亮度的调整。
双向可控硅的特点是导通后即使触发信号去掉，它仍将保持导通；当负载电流为零(交流电压过零点)时，它会自动关断。
所以需要在交流电的每个半波期间都要送出触发信号，触发信号的送出时间就决定了灯泡的亮度。
调光的实现方式就是在过零点后一段时间才触发双向可控硅开
关导通，这段时间越长，可控硅导通的时间越短，灯的亮度就越低；
反之，灯就越亮。
这就要求要提取出交流电压的过零点，并以此为基础，确定触发信号的送出时间，达到调光的目的。
1．1 硬件部分
本调光控制器的框图如下：
查看原图（大图）
控制部分：为了便于灵活设计，选择可多次写入的可编程器件，这里选用的是ATMEL的AT89C51单片机。
驱动部分：由于要驱动的是交流，所以可以用继电器或光耦+可控硅(晶闸管SCR)来驱动。
继电器由于是机械动作，响应速度慢，不能满足其需要。
可控硅在电路中能够实现交流电的无触点控制，以小电流控制大电流，并且不象继电器那样控制时有火花产生，而且动作快、寿命长、可靠性高。
所以这里选用的是可控硅。
负载部分：本电路只能控制白炽灯(纯阻负载)的亮度。
1．2 软件部分
要控制的对象是50Hz的正弦交流电，通过光耦取出其过零点的信号(同步信号)，将这个信号送至单片机的外中断，单片机每接收到这个同步信号后启动一个延时程序，延时的具体时间由按键来改变。
当延时结束时，单片机产生触发信号，通过它让可控硅导通，电流经
过可控硅流过白炽灯，使灯发光。
延时越长，亮的时间就越短，灯的
亮度越暗(并不会有闪烁的感觉，因为重复的频率为100Hz，且人的视觉有暂留效应)。
由于延时的长短是由按键决定的，所以实际上就
是按键控制了光的强弱。
理论上讲，延时时间应该可以是0～10ms内的任意值。
在程序中，将一个周期均分成N等份，每次按键只需要去改变其等份数，
在这里，N越大越好，但由于受到单片机本身的限制和基于实际必要性的考虑，只需要分成大约100份左右即可，实际采用的值是95。
可控硅的触发脉冲宽度要根据具体的光耦结合示波器观察而定，在本设计中取20 μｓ。
程序中使用T1来控制这个时间。
对两个调光按键的处理有两种方式：一种是每次按键，无论时间的长短，都只调整一个台阶(亮或暗)；另一种是随按键时间的不同，调整方法不同：短按只调整一个台阶，长按可以连续调整。
如前面所述，由于本设计中的台阶数为95(N=95)，如果使用前一种方式，操作太麻烦，所以用后者较为合理。
2 各单元电路及说明
2．1 交流电压过零点信号提取
交流电压过零点信号提取电路如图2所示，图中的同步信号就是我们需要的交流电压过零点信号。
各部分波形如图3所示。
查看原图（大图）
图中整流后波形中的水平虚线表示光藕P52l输入二极管的门限电压。
P521是TLP521的简称，下图是其引脚图。
引脚图中器件名的后缀“-1”表示包含一组光藕。
2. 2 主控单元
查看原图（大图）
主控单元以AT89C51单片机为核心，交流电压过零点信号提取电路中产生的同步信号SYN接到AT89C5l的INT0，此信号的下降沿将使AT89-C51产生中断，以此为延时时间的起点。
三个按键只用于控制一路灯：一个为开关，另外两个分别为提高亮度和降低亮度。
74HC573用于输出控制可控硅的导通的触发信号。
220V交流主电源导通区间、同步信号和触发信号的时序关系如图6所示。
查看原图（大图）
图中的阴影部分表示可控硅的导通区间，它的大小决定了灯的亮度。
改变延时时间可改变触发信号和同步信号的相位关系，也改变了可控硅的导通区间的大小，达到调光的目的。
2．3 驱动单元
查看原图（大图）
图中，L1_D是单片机输出的触发信号，该信号通过光控可控硅MOC3022去驱动可控硅T435。
受控的白炽灯接在Ll和零线(图中未画出)之间。
MOC3022是DIP-6封装的光控可控硅。
其1、2脚分别为二极管的正、负极：4、6脚为输出回路的两端；3、5脚不用连接。
如图8所示。
查看原图（大图）
T435-400是可控硅，“4”
表示触发端
表示主回路电流是4A；“35”
的最大电流是35mA，一般该端有最大电流的5％就可保证可靠地触发。
T435-400外型图如图9所示。
3 程序流程图
查看原图（大图）4 结束语
本控制器使用了三个开关控制一路灯，主要是为了在教学过程中降低难度。
也可改为一个开关控制一路灯，比如短按为开、关，第一
次长按为降低亮度，连续的第二次长按为提高亮度等。
电路不用改动，只需修改程序即可。
学生通过制作该调光控制器，可以掌握单片机、光藕和可控硅等方面的知识和使用技能，特别是后两者，学生较少接触。
由于该调光
控制器调光的效果比较好，对提高学生的学习兴趣有很大帮助，教学效果良好。