【正文】 //輸入捕獲中斷周期值參數(shù) static uint odd_dat_icp。 led_list()。time_3=(int)k。 //相位角占空比參數(shù) static uchar i。 //t0的控制字***注意這里 TCCR1B = 0x02。 } else { cbi(PORTC,5)。 b_flg=0。 TCCR0 = 0x02。}/***************************************ICP中斷函數(shù)，下降沿，由C相同步信號提供***************************************/SIGNAL(SIG_INPUT_CAPTURE1){ uint t2。extern uint dc。 //開始一次A/D ADCSR|=0x40。k10。 //初始化定時器 adc_init()。 wdt_enable(3)。在他創(chuàng)建的良好環(huán)境與學(xué)習(xí)氛圍下，我們小組成員的理論水平與動手能力得到了很大的提高。3．充分利用單片機(jī)的軟硬件資源，并對整個系統(tǒng)的軟硬件進(jìn)行優(yōu)化配置，再通過隔離檢測、數(shù)字濾波等抗干擾技術(shù)和容錯技術(shù)，使得系統(tǒng)的硬件電路簡單可靠、維護(hù)方便。在控制系統(tǒng)中，經(jīng)常出現(xiàn)死循環(huán)現(xiàn)象。同樣，運(yùn)用CPU的運(yùn)算及控制功能也可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波。（4）良好接地。（3）減小電源的干擾。某些系統(tǒng)，例如：①微控制器時鐘頻率特別高、總線周期特別快的系統(tǒng)；②含有大功率、大電流驅(qū)動電路（如產(chǎn)生火花的繼電器、大電流開關(guān)等）的系統(tǒng)；③含有微弱模擬信號電路以及高精度A／D轉(zhuǎn)換電路的系統(tǒng)，就須要解決上述問題。但干擾的形成須具備三個基本因素，干擾源、耦合通道、對干擾信號敏感的接收電路，干擾形成的途徑如圖59所示：圖59干擾形成的途徑抗干擾措施分為硬件措施和軟件措施。此時計時器的值就是所測電壓信號的周期值，該軟件設(shè)計方法可以在一個周期內(nèi)便計算出頻率與功率因數(shù)角，并可判斷出電流和電壓之間的相互關(guān)系，具有較好的實(shí)時性和準(zhǔn)確性，其設(shè)計流程圖如圖57所示。主程序流程圖如圖55所示。圖54 ISP下載線的原理圖接到目標(biāo)板只需要6根線，VCC和GND分別是電源的正負(fù)線，RST接單片機(jī)的復(fù)位引腳，程序下載是在單片機(jī)處于復(fù)位狀態(tài)燒入的，MOSI(Mast out slave in)接單片機(jī)的主出從入引腳，MISO(Mast in slave out)接單片機(jī)的主入從出引腳。并口下載方式利用PC機(jī)的并口（俗稱打印口）進(jìn)行程序下載。因此，普通串口方式不支持最新的芯片。圖51 AtmanAvr C的IDE開發(fā)環(huán)境AVR單片機(jī)支持普通串口方式、STK500方式、并口（SPI）方式及USB方式等多種下載方式。但是這種計算方法計算量比較大，對于一些需要快速采集的參數(shù)就不十分合適。得到后即可計算出偏差值： （414）從上面可以看出，每計算一次控制器輸出值，就必須采樣n次，因此n的取值不能太大。（2）控制從手動切換到自動時，必須首先將計算機(jī)的輸出值設(shè)置為原始電壓值u0，才能保證無沖擊切換。因此，利用式（47）計算出來的u(n)序列就能與按（43）產(chǎn)生的u(t)功能相近。只要偏差不為零，它將通過積分作用影響控制量u，并減小偏差，直至偏差為零，控制作用不再變化，系統(tǒng)才能達(dá)到穩(wěn)態(tài)。在目前控制系統(tǒng)設(shè)計中，大多采用微機(jī)控制技術(shù)，此時使用的是數(shù)字PID控制器，它是將模擬PID控制算法離散化，通過程序?qū)崿F(xiàn)，不需要像模擬控制系統(tǒng)那樣用硬件電路來實(shí)現(xiàn)，因此使系統(tǒng)設(shè)計更靈活、方便，由于PID控制算法具有直觀的物理解釋，并且能滿足大多數(shù)系統(tǒng)的要求，特別在工業(yè)過程中，由于對象的精確數(shù)學(xué)模型難以建立，系統(tǒng)的參數(shù)又經(jīng)常發(fā)生變化，運(yùn)用現(xiàn)代控制理論分析綜合要耗費(fèi)很大代價進(jìn)行模型辨識，往往不能得到預(yù)期的效果，所以PID調(diào)節(jié)器常被人們采用，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行在線整定； 因此至今PID控制仍然是常規(guī)控制系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用最普遍的控制算法。電源設(shè)計原理圖如316所示：可先用變壓器對220V的交流電降壓，然后通過對變壓器次級輸出9V的交流電壓由整流橋作全波整流，經(jīng)電容濾波以及穩(wěn)壓7805芯片得到所需的電壓。鍵盤掃描電路如圖314所示。這類開關(guān)量輸入與CPU主系統(tǒng)使用不同電源，需要電氣隔離。圖39 移相觸發(fā)電路原理移相觸發(fā)單元產(chǎn)生可調(diào)相位的脈沖，由來觸發(fā)晶閘管，使其觸發(fā)角能夠隨著主控制器單元輸出的控制數(shù)據(jù)而改變，以控制晶閘管整流電路的輸出，從而調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵磁電流。將整形后的電壓信號輸入AVR的外部中斷引腳INT0，上升沿觸發(fā)中斷。只需在電流互感器的二次側(cè)加一個電阻就可以變?yōu)殡妷?。這是一個非線性整流電路，存在兩個二極管PN結(jié)的門檻電壓，整流后的電壓有損失，不利于發(fā)電機(jī)的起勵控制。系統(tǒng)測量環(huán)節(jié)的總體框圖如圖33所示?？傮w設(shè)計如圖31所示： 圖31 勵磁調(diào)節(jié)裝置總體硬件框圖 單片機(jī)勵磁控制系統(tǒng)主回路勵磁電源主回路：該系統(tǒng)的勵磁電源部分即為控制主回路，是一個由可控硅和二極管組成的三相半控，經(jīng)這一回路整流后的電壓就是勵磁機(jī)的勵磁繞組可變的電源電壓。=0為無差特性，這時發(fā)電機(jī)電壓為恒定值。因此，勵磁控制系統(tǒng)總的控制調(diào)節(jié)規(guī)律是依據(jù)電壓偏差ΔU，不斷的改變勵磁控制系統(tǒng)給定控制電壓，使之跟隨電網(wǎng)的無功功率Q的變化。要保持勵磁電流不變，發(fā)電機(jī)端電壓隨著無功電流的增大而減小，因此維持發(fā)電機(jī)端一定的電壓是不可能的?，F(xiàn)以單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成的移相觸發(fā)電路進(jìn)行討論。(1)任務(wù)及對環(huán)節(jié)的要求：將控制信號轉(zhuǎn)換成觸發(fā)脈沖，以觸發(fā)對應(yīng)相的晶閘管，達(dá)到調(diào)節(jié)勵磁的目的。圖29 綜合放大電路在輸人端，組成雙向限幅電路，保護(hù)集成放大電路。 綜合放大環(huán)節(jié)(1)任務(wù)及對環(huán)節(jié)的要求：該環(huán)節(jié)的任務(wù)是，將偏差電壓與其他輔助信號電壓進(jìn)行線形綜合放大，以提高整個裝置的靈敏度，并給出適合移相觸發(fā)環(huán)節(jié)需要的控制電壓，其他輔助信號包括反饋，限制以及可以反映發(fā)電機(jī)運(yùn)行的各種參數(shù)變量。該電路利用電橋原理使電橋具有選頻濾波特性，即頻率為選頻的波形時，濾波電橋無輸出。圖25（b）為輸入正序電壓，濾過器有三相對稱電壓，及輸出。該環(huán)節(jié)的作用是將發(fā)電機(jī)電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榕c之成比例的直流電壓，再將該直流電壓與給定基準(zhǔn)電壓作比較，得出電壓偏差值號，在實(shí)際的裝置中，測量比較環(huán)節(jié)測量的是調(diào)差環(huán)節(jié)的輸出，對測量比較環(huán)節(jié)的要求是，對被測量電壓應(yīng)有高靈敏度時滯小，能及時反應(yīng)發(fā)電機(jī)電壓的變化；給定的基準(zhǔn)電壓穩(wěn)定精確，并有足夠調(diào)節(jié)范圍，輸入電壓與輸出電壓之間為線性關(guān)系，輸出電壓的紋波小，整個環(huán)節(jié)不受系統(tǒng)頻率變化影響。從裝置的物理結(jié)構(gòu)上可分成機(jī)電型、電磁型、半導(dǎo)體型與數(shù)字型。整個勵磁自動控制系統(tǒng)是由勵磁調(diào)節(jié)器、勵磁功率單元和發(fā)電機(jī)構(gòu)成的一個反饋控制系統(tǒng)。設(shè)計出來的裝置完成對電網(wǎng)電壓，頻率，相位等參數(shù)的檢測，并進(jìn)行綜合判斷，利用移相觸發(fā)電路和整流電路來實(shí)現(xiàn)勵磁電流調(diào)節(jié)，利用單片機(jī)的抗干擾措施實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行以及同步發(fā)電機(jī)的滅磁處理。而且對于一些特殊要求的功能，可以在硬件電路幾乎不變的情況下，修改軟件來達(dá)到。多CPU系統(tǒng)兼有并行處理的特點(diǎn)，可滿足快速要求，調(diào)節(jié)器功能分配給不同的CPU單元，軟件編程簡化，缺點(diǎn)也是明顯的，多CPU需要一個多機(jī)并行的管理系統(tǒng)。磁放大器式的勛磁調(diào)節(jié)器克服了死區(qū)的問題。勵磁電流是同步發(fā)電機(jī)產(chǎn)生無功功率的重要來源，因此，在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，良好的勵磁控制系統(tǒng)對改善電力系統(tǒng)運(yùn)行有著重要的意義。通過鏈條傳動以改變威磁帆磁場回路中的磁場電阻的方案。其調(diào)節(jié)控制算法為：,這種勵磁控制方式對發(fā)電機(jī)的運(yùn)行性能有了很大的改善。而用微機(jī)實(shí)現(xiàn)的勵磁控制系統(tǒng)可克服上述矛盾，滿足運(yùn)行的要求，如采用雙散機(jī)切換可據(jù)高整個系統(tǒng)的可性。本文的主要研究內(nèi)容是單片機(jī)在同步發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，主要應(yīng)用于中小型號發(fā)電廠和企業(yè)發(fā)電機(jī)組的勵磁控制系統(tǒng)方面。自并勵方式是自勵系統(tǒng)中最簡單的一種勵磁方式，它不僅結(jié)構(gòu)簡單、效率高、維護(hù)費(fèi)用省，而且有很快的勵磁電壓響應(yīng)速度。圖22 自動勵磁系統(tǒng)框圖自動勵磁控制系統(tǒng)中的勵磁調(diào)節(jié)器在測量輸入信號，并與給定值作出比較、計算后，給出控制信號作用于勵磁功率單元，從而控制勵磁電流，達(dá)到勵磁系統(tǒng)應(yīng)完成的功能。電壓最大值在額定電壓的附近， 因此，可以在該過程中忽略飽和現(xiàn)象，故同步發(fā)電機(jī)的傳遞函數(shù)為：式中：表示其時間常數(shù)，主要為勵磁繞組EW的時間常數(shù)，其數(shù)值較小，取5s，為發(fā)電機(jī)的電壓放大系數(shù)，當(dāng)忽略發(fā)電機(jī)的飽和影響時 ，可用發(fā)電機(jī)的定子電壓和發(fā)電機(jī)空載額定轉(zhuǎn)子電壓之比表示。圖中，各臂對稱位置的電阻、電容相等，且參數(shù)間關(guān)系為： （22）即，于是 、三條支路上的電流超前相應(yīng)線電壓 且上壓降為的兩倍，據(jù)此，可畫出當(dāng)負(fù)序電壓與正序電壓分別作用于濾過器時的矢量圖。濾波電容的減小則可提高整個測量回路的響應(yīng)速度。通過調(diào)節(jié)檢測電路中的整定電位器，能改變電壓的給定值。各比例系數(shù)可以分別進(jìn)行整定。圖210示出與主信號的關(guān)系特性（此時設(shè)其他信號均為0）改變與的比值，可以改變特性斜率；當(dāng)||大于一定值后，輸出不再變，呈飽和狀態(tài)，這是移相電路的要求而設(shè)定的。(2)移相觸發(fā)電路工作原理：移相觸發(fā)電路包括同步電路、觸發(fā)電路及其脈沖輸出電路，圖 2－11為其工作示意圖。 將已知單元的傳遞函數(shù)按圖22組成整個勵磁控制系統(tǒng)框圖，如圖212所示。當(dāng)ΔU小于零時，系統(tǒng)將增大導(dǎo)通角，勵磁電流減小，隨之降低，直到＝，偏差等于零為止。在帶有正調(diào)差單元的自動調(diào)節(jié)勵磁裝置中，當(dāng)無功電流增大，勵磁調(diào)節(jié)器將感受到發(fā)電機(jī)電壓虛假地提高，于是調(diào)節(jié)裝置將減小發(fā)電機(jī)的勵磁電流，致使發(fā)電機(jī)電壓降低，所以得到下傾的外特性。本裝置硬件系統(tǒng)總體可分為6個部分：數(shù)據(jù)采集單元，微機(jī)處理單元，開關(guān)量輸入/輸出接口單元，人機(jī)接口單元，通信系統(tǒng)、電源系統(tǒng)。因?yàn)槭侨嚯娫?，所以觸發(fā)脈沖間相位也依次相差120176。整流后的電壓信號經(jīng)電容濾波后便可以通過ATmega16的一路A/D送入單片機(jī)，經(jīng)過程序運(yùn)算，便可以得到我們所要顯示的電壓值。利用A2的反相求和可得： 整理可得： (31)即 0時有 0時有 (32)所以 (33)由此可以看到經(jīng)過精密整流電路后，經(jīng)過調(diào)整的交流電壓、電流變成A/D轉(zhuǎn)換可以接受的單向脈動電，且幅值為正，從波形上無法分辨哪個半波為原波形的正半周，因此，需附加判斷翻轉(zhuǎn)之后的正負(fù)半周，可通過增加一個比較器來判定，該比較器輸出的上升沿對應(yīng)著原波形的正半周。圖37 頻率的計算要計算功率因數(shù)，首先要獲取功率因數(shù)角。同步發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)主要作用是通過給定控制電壓控制三相半橋整流電路的導(dǎo)通角，從而調(diào)控勵磁電流，達(dá)到控制端電壓的目的。圖310 同步信號和觸發(fā)信號 外圍電路設(shè)計微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)裝置的開關(guān)量輸入指的是觸點(diǎn)狀態(tài)（接通或斷開）的輸入，可以分為兩類：(1)安裝在裝置面板上的觸點(diǎn)，例如鍵盤上的按鍵、復(fù)位按鈕等。圖313裝置開關(guān)量輸出回路 鍵盤顯示電路在鍵盤程序的設(shè)計中，掃描鍵盤要有合適的去抖動時間。如果直接與單片機(jī)連接，要占用12個管腳，造成引腳資源的浪費(fèi)，并且單片機(jī)的驅(qū)動能力也有限。圖 317 通訊電路原理圖第四章 系統(tǒng)控制算法的研究微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)裝置的軟件以硬件為基礎(chǔ)，通過算法處理及程序設(shè)計實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。例如，比例(P)調(diào)節(jié)器、比例積分(PI)調(diào)節(jié)器、比例微分(PD)調(diào)節(jié)器等。為了能在計算機(jī)中進(jìn)行，必須將（45）用一個差分方程來近似。由（47）可得： （48）因?yàn)?，n時刻控制量的增量為： （49）將式（47）和式（48）分別代入上式得： （410）其中： 稱為積分系數(shù) 稱為微分系數(shù)根據(jù)具體控制系統(tǒng)問題的需要，可以用u（n）也可以用來控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。除了用硬件進(jìn)行濾波外，對輸入計算機(jī)的信號進(jìn)行數(shù)字濾波也是十分必要的。這種方法對突發(fā)性干擾，如大功率用電設(shè)備的啟?；蚱渌麤_擊性負(fù)載帶來的電流尖峰干擾比較有效。AtmanAvr C 是為ATMEL公司的AVR系列單片機(jī)應(yīng)用AVR GCC編譯器而開發(fā)的集成開發(fā)環(huán)境 IDE 。內(nèi)的發(fā)布新版本，該下載方式支持的器件就同步更新，不會發(fā)生不支持新器件的情況。比較好的上位機(jī)的軟件是廣州市天河雙龍電子有限公司提供的“SLISP