【正文】 的時候，調(diào)用寫命令，將數(shù)據(jù)寫入到指定的存儲單元，當(dāng)要讀存儲器的數(shù)值的時候，調(diào)用讀命令將對應(yīng)存儲單元的數(shù)值賦給一個變量即可，另外在本設(shè)計中使用此款存儲電路用來存儲前一次的功率因數(shù)，并且在數(shù)據(jù)顯示的過程中，將存儲的功率因數(shù)顯示到屏幕中去。通過計算功率因數(shù)，把計 第 24 頁 共 65 頁 算出來的數(shù)字和我們原來設(shè)定好的數(shù)字比較下，根據(jù)比較的結(jié)果，送到單片機(jī)里面，讓單片機(jī)自己運行需要幾組電容器。而且為了實現(xiàn)這次設(shè)計，在單片機(jī)的輸出投切信號的端口要跟 1個三極管相連，所以三極管和繼電器可以進(jìn)行同時的導(dǎo)通和斷開。 圖 12 SSR 固態(tài)繼電器及驅(qū)動電路圖 電容投切電路設(shè)計 在本次設(shè)計中，使用的是 PNP 型的三極 管來驅(qū)動繼電器。 本設(shè)計中系統(tǒng)供電電源為 5V，由于運放和外部存儲單元以及 ADC 電路都屬對電源的紋波要求較高，所以系統(tǒng)供電采用線性電源。 12P2電源Vin VoutGNDVR1Volt RegC11470uFC1210uFC13GNDVCCAC2V+1AC4V3D5Bridge2T1Trans CuplS6SWDPSTC14 第 26 頁 共 65 頁 圖 14 系統(tǒng)電源電路 如圖 14 所示，電路圖的原理如下， 220V 交流電經(jīng)過線性變壓器 T1 變壓后轉(zhuǎn)換成一個峰值比較小的交流信號，通過整流橋后，交流小信號變換成一個脈動的直流信號，經(jīng)過后級的電容 C14 和 C11 的濾波，信號變換成一個脈動很小的直流信號，通過 5V 的穩(wěn)壓器構(gòu)成的穩(wěn)壓電路后，輸出 5V 的直流電壓，后級接兩個電容用于穩(wěn)壓以及減少輸出電壓的的脈動。在這個軟件中，我們可以用 C語言編寫程序，生成 HEX 文件用在其他的 仿真軟件中進(jìn)行仿真。另外， C 語言還有效率高的，可移植性強(qiáng)等特點。其中主程序主要完成電容的投切，數(shù)據(jù)的存儲以及顯示，中斷程序為兩個外部中斷，分別用于 ADC0832 測量系統(tǒng)的電壓以及電流，最主要的是測量電壓信號和電流信號的相位差。系統(tǒng)開機(jī)后首先進(jìn)行初始化 ,包括定時器 ,中斷 ,ADC，存儲器以及液晶顯示器的初始化。同時實時檢測系統(tǒng)的功率因數(shù)，并且將系統(tǒng)的功率因數(shù)校正到 以上。該中斷程序包括兩個外部中斷，以及定時器 1工作在定時模式，用于計量功率因數(shù)角度。計數(shù)最大值為65535。 在實際的測量電力系統(tǒng)的功 率因數(shù)的時候，這也是一種最為簡單最為方便的方法，特別是對于在系統(tǒng)中對于控制器成本要求比較高的環(huán)境中，這也可以很大程度上節(jié)約成本。 所以 ，在仿真中我們需要補(bǔ)償?shù)碾娙萑缦卤? 表 1 需求補(bǔ)償電容值 電感 (mH) 5 7 9 11 13 15功率因數(shù)補(bǔ)償前 補(bǔ)償后 需求電容值 1200uF 800uF 550uF 400uF 300uF 200uF 第 32 頁 共 65 頁 5 系統(tǒng)建模 與仿真結(jié)果分析 通過第 3 章和第 4 章設(shè)計，本文完成了系統(tǒng)硬件電路和軟件系統(tǒng)的設(shè)計。而且，proteus 也在不斷的進(jìn)步 中，它在 2021 年的時候，又在軟件里面添加了一些功能，比如數(shù)字信號處理， Cortex 等系列的處理器。 在系統(tǒng)中，在節(jié)點 HH 處，補(bǔ)償電容 C1，實際中 C1 是電容投切電路，通過改變電容大小可以方便測量出系統(tǒng)的功率因數(shù)，由于系統(tǒng)的要求電壓為 220V，電 流為 100A，所以在系統(tǒng)中，由于要求系統(tǒng)電流為 100A，所以當(dāng)補(bǔ)償完成后，系統(tǒng)的相當(dāng)于阻性負(fù)載 RUI /? ,則可以取電阻為 ? ，而功率因數(shù)通過計算，當(dāng)系統(tǒng)的電感為 5mH 時，系統(tǒng)的功率因數(shù)為 ，當(dāng)系統(tǒng)的電感為 15mH 時，系統(tǒng)的功率因數(shù)為 ,滿足系統(tǒng)的從功率因素 補(bǔ)償?shù)? 的要求?；?51 單片機(jī)的無功補(bǔ)償設(shè)計的 Proteus 建模圖如圖 18所示。 系統(tǒng)仿真結(jié)果分析 通過上一節(jié)的分析可以知道，通過液晶可以輕松的知道，當(dāng)前的運行狀況，通過不斷的改變系統(tǒng)中的電感值，可以很方便的看到系統(tǒng)當(dāng)前的運行狀態(tài)，以及系統(tǒng)的工作情況。 g an employment tribunal clai Employment tribunals sort out disagreements between employers and employees. You may need to make a claim to an employment tribunal if: ? you don39。如下圖 19，圖 20，圖 21，圖 22，圖 23，圖 24，圖 25。 Proteus 仿真建模原理圖詳見附錄。詳細(xì)的仿真圖見圖 17 中所示，電壓電流均用變壓器來采取，然后通過換算得到系統(tǒng)的功率因數(shù)腳。本文選用 Proteus 作為本系統(tǒng)的建模仿真環(huán)境。完成本設(shè)計的系統(tǒng)調(diào)試，已驗證本設(shè)計軟硬件設(shè)計是否滿足設(shè)計要求。 在計算投切的過程中需要理論依據(jù)， 1? 為補(bǔ)償前的功率因數(shù)， 2? 是補(bǔ)償后的功率因素， P是系統(tǒng)的功率，則計算 需要補(bǔ)償?shù)碾娙菘梢杂檬?1和式 2 計算得到公式 3. )2ta n1ta n( ?? ?? PQ （ 1） CUQ ?2? （ 2） ? ??2 )2ta n1ta n( UPC ?? （ 3） 通過用公式 3就可以通過測量出需要補(bǔ)償?shù)碾娙葜?，在實際的計算中將電容的值分別設(shè)計為 25uF, 50uF, 100uF, 200uF, 400uF, 800uF, 1600F, 3200uF 八組電容值，計算出電容 C后，用得到的電容 C除以 25uF 就可得到一個數(shù)值 N,將這個 N直接賦給控制端 P2便可以得到相應(yīng)的電容值。當(dāng)通 過外部中斷控制定時器開啟時，定時器開始定時計數(shù)，一直等到另外一個中斷來停止計數(shù)器，在這個時間段內(nèi)，定時向上累加的值便是兩個下降沿的時間差，由于系統(tǒng)的時鐘是沒 1us 計數(shù)一次，便可以方便的計算出系統(tǒng)的兩個信號對應(yīng)的相位差。 中斷程序流程圖如圖 16所示。 第 28 頁 共 65 頁 開 始定 時 器 初 始 化存 儲 器 初 始 化液 晶 初 始 化ADC初 始 化開 啟 中 斷顯 示 界 面檢 測 功 率 因 數(shù)小 于 循 環(huán) 投 切 電 容 程 序儲 存 功 率 因 數(shù)結(jié) 束NY 圖 15系統(tǒng)主程序流程圖 用戶設(shè)置完成后，開啟中斷，實時測量系統(tǒng)的功率因數(shù)角以及電壓電流的信號，當(dāng)功率因數(shù)不滿足要求的時候，開啟系統(tǒng)電容投切程序，將系統(tǒng)的功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)? 以上， 第 29 頁 共 65 頁 當(dāng)滿足要求后，將補(bǔ)償前的功率因數(shù)角存入到存儲器中，并且實時顯示當(dāng)前的電壓值電流值以及功率因數(shù)角。將定時器的定時值配置好 ，初始化完成后，開啟中斷。同時對于電容投切理論以及程序設(shè)計進(jìn)行介紹。但在使用和維護(hù) C 語言編寫的程序時，就不會遇到這樣的困擾，這時候 C語言的優(yōu)勢就大大的體現(xiàn)出來了。其次，它豐富的運算和數(shù)據(jù)類型，便于實現(xiàn)各類復(fù)雜的數(shù)據(jù)解耦。 在本設(shè)計中，設(shè)計的目標(biāo)是對于 220V 交流電的無功補(bǔ)償設(shè)計，由于系統(tǒng)要計算電容的補(bǔ)償量，需要對系統(tǒng)的各種阻抗分析，所以這個輔助電源最好不能接到電網(wǎng)中，接到電網(wǎng)中將給電網(wǎng)帶來很大的不確定因素，導(dǎo)致不能定量的分析，但是當(dāng)系統(tǒng)補(bǔ)償設(shè)計完成后，可以將這個輔助電源上掛到系統(tǒng)中。所接電源為 220V交流市電。 第 25 頁 共 65 頁 K1RelaySPSTR121000GND5V25pFC5CapHHQ1PNP 圖 13 無功補(bǔ)償電容投切電路及其控制電路電路圖 如圖 13 所示：無功補(bǔ)償電容投切電路由繼電器，三極管以及電容構(gòu)成，其工作原理如下，通過單片機(jī)的 口來控制 PNP 三極管的導(dǎo)通與截止，由三極管來驅(qū)動繼電器的通斷，從而控制電容是否投切到網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號為 HH 的線路中，當(dāng)單片機(jī) 輸入高電平時，三極管 截止，繼電器斷開，電容不投切，當(dāng)單片機(jī) 輸入低電平時，三極管導(dǎo)通，繼電器閉合，電容投切到電路中。 本次設(shè)計中就選用 SSR50DA 固態(tài)繼電器作為電容投切的繼電器，通過使用單片機(jī)輸出電平信號來控制繼電器的通斷。而 SSR50DA 固態(tài)繼電器為雙向可控硅輸出，零電壓開啟，零電流關(guān)斷；輸入回路與輸出回路之間有光電隔離很好的保證了抗干擾性。 電容投切原理 根據(jù)設(shè)計的要求每次投切都需保證功率因素 cos∮能從 達(dá)到 左右，所以此裝置設(shè)計了幾 乎每種可能的需要無功補(bǔ)償?shù)那闆r。 控制電路液晶電路12346578RST(VPD)9(RXD)10(TXD)11(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)15(WR)16(RD)17XTAL218XTAL119GND20VCC403938373635343332EA/VDD31ALE/PROG30PSEN292827262524232221U1STC89C52GND1VCC2VO3RS4R/W5E6DB07DB18DB29DB310DB411DB512DB613DB714A15K16LCD1VCCVCC10KR2Res TapVCCVCC12Y112MC222pC322pR1010kC110uFVCCS3SWPBP00P02P03P04P05P06P07P01123456781615141312111091KR3Res Pack3VCCP00P01P02P03P04P05P06P07P10P11P12P10P11P12P13P14P15P16P17P30P31P32P33P34P35P36P37D1LED1GND470R21P15 圖 10 控制器最小系統(tǒng) 第 23 頁 共 65 頁 存儲電路設(shè)計 本次電路中使用 64位非遺失性鐵電隨機(jī)存儲器，它是一種串行非 易失性記憶體，它的邏輯結(jié)構(gòu)為 8192*8 位，接口為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的兩線接口，與串行 EEPROM 的功能操作相似，不同之處在于鐵電存儲器比 EEPROM 寫的速度快的多，無延時 ,如圖 11 所示。由于 51單片機(jī)設(shè)計者為了滿足多電平的兼容性。由于液晶顯示以及程序設(shè)計靈活，可以省去數(shù)碼管顯示的繁瑣操作。 電壓電流的信號通過過零比較電路后，直接送到單片機(jī)的 INT0 和 INT1 口。 電路中為 了計時方便計算，本設(shè)計的晶振選用 12MHz 無源外部晶振。 在當(dāng)前，我們所知道的的大多數(shù)液晶顯示器都是根據(jù) HD44780 來設(shè)計的，雖然型號可能不相同，但是大多數(shù)的運行原 理是相同的，所以這些顯示器的控制程序都可以用那控制 44780 的程序。 字符型液晶又是 LCD1602 的另一個稱呼，如圖 8 所示。 51單片機(jī)內(nèi)部的 Timer/counter 兩個結(jié)構(gòu)是相似的， TL0和 TH0兩個功能相反的寄存器 第 21 頁 共 65 頁 構(gòu)成了 Timer 的其中一個對應(yīng)的寄存器 T0，同樣的是 TL1和 TH1這兩個功能相反的寄存器就組成了 Timer 的另外一個寄存器 T1。 在本設(shè)計中我們就可以運用到外部中斷，因為外部中斷是外部設(shè)備發(fā)出的，比如：Timer 發(fā)出的中斷信號等。本設(shè)計主要應(yīng)用 STC89C52的外部中斷和定時器中斷等片上自帶的外部資源 中斷系統(tǒng) 一個外部的突發(fā)情況進(jìn)入到處理器中，那么處理器就會中斷，這是一個對處理器很重要的一個技術(shù)。 如果有需要的信號要輸送到里面，那么時鐘信號就必須要流過一個二分頻觸發(fā)器，所以，對于外面信號的脈沖寬度我們可以不做要求，但是我們一定要確定這個信號的電平的寬度。當(dāng)它被輸入 1之后，就可以上拉成高電平信號，而且可以作為輸入 P3 口也可作為 STC89C52 的一些特殊功能口。 ● P1 口：是一個八位的雙向輸入 /輸出口，并且可以提供上拉電阻。 圖 8 STC89C52 管腳分布 ● VCC：是為單片機(jī)運行提供 電壓的， ● GND：為了安全，所以需要有接地。 在本次設(shè)計中我們選的是 STC