【導讀】電子技術的應用已深入到工農業(yè)經濟建設，交通運輸，空間技術，國防現(xiàn)代化，廣泛，因此對電力電子技術的研究更為重要。近幾年越來越多電力電子應用在國民。路的主電路和觸發(fā)電路的原理及控制電路，軟件部分由C51高級語言編程。制相應的SCR可控硅整流為直流電給負載供電。此種控制方式其主要優(yōu)點是輸出波。形穩(wěn)定和可靠性高抗干擾強的特點。觸發(fā)電路結構簡單，控制靈活，溫度影響小，并將在很多的工業(yè)控制中得到很好的運用。

　　

【正文】 狀態(tài)信號（ EOC）作為中斷請求信號，以中斷方式進行數(shù)據(jù)傳送。 不管使用上述哪種方式，只要一旦確定轉換完成，即可通過指令進行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以信號有效時， OE 信號即有效，把轉換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機接受。 ADC0809 工作時，首先輸入 3 位地址，并使 ALE 為 1，以將地址存入地址鎖存器中。此地址經譯碼可選通 8 路模擬輸入之一到比較器。 START 上升沿將逐次逼近寄存器復位；下降沿則啟動 A/D 轉換，之后， EOC 輸出信號變低，以指示轉換正在進行，直到 A/D 轉換完成， EOC 變?yōu)楦唠娖?，指?A/D 轉換結束，并將結果數(shù)據(jù)存入鎖存器，這個信號也可用作中斷申請。當 OE 輸入高電平時， ADC 的輸出三態(tài)門打開，轉換結果的數(shù)字量可輸出到數(shù)據(jù)總線。 A/D 轉換器的位數(shù)決定著信號采集的精度和分辨率。對于 8 通道的輸入信號，其分辨率為 ％ 。 8 位 A/D 轉換器的精度為： %? LCD1602 顯示 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、 數(shù)字、符號等點陣式 LCD，目前常用 16*1， 16*2， 20*2 和 40*2 行等的模塊。 LCD1602 分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為 HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應用中并無差別 。 LCD1602 采用標準的 14 腳（無背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如 下表 42 所示 : 表 42 LCD1602引腳接口說明 煙臺大學畢業(yè)論文（設計） 26 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù) 據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負極 1602 液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的 。 1602液晶模塊內部的控制器共有 11 條控制指令，如 下 表 43 所示 ，其中 1 為高電平、 0為低電平 。 表 43 LCD1602控制指令 序號 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開 /關控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標或字符 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 煙臺大學畢業(yè)論文（設計） 27 移位 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符發(fā)生存貯器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存貯器地址 8 置數(shù)據(jù)存貯器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址 9 讀忙標志或地址 0 1 BF 計數(shù)器地 址 10 寫數(shù)到 CGRAM或 DDRAM） 1 0 要寫的數(shù)據(jù)內容 指令 1：清顯示，指令碼 01H,光標復位到地址 00H 位置。 指令 2：光標復位，光標返回到地址 00H。 指令 3：光標和顯示模式設置 I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。 指令 4：顯示開關控制。 D：控制整體顯示的開與關，高電平表示開顯示，低電平表示關顯示 C：控制光標的開與關，高電平表示有光標，低電平表示無光標 B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。 指令 5：光標或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標。 指令 6：功能設置命令 DL：高電平時為 4 位總線，低電平時為 8 位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 F: 低電平時顯示 5x7 的點陣字符，高電平時顯示 5x10 的點陣字符。 指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設置。 指令 8： DDRAM 地址設置。 指令 9：讀忙信號和光標地址 BF：為忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 指令 10：寫數(shù)據(jù) 。 控制 及顯示 系統(tǒng) 設計 單片機控制的 觸發(fā)角和電壓顯示 部分 主要由 89C51 單片機 、 AD 轉換 、 LCD 顯示電路 部分組成，如 下 圖所示 ， 電壓經過 AD轉換有模擬信號轉換成數(shù)字信號輸入 89C51單片機 ， 再由 LCD 顯示。 通過編程實現(xiàn)預定的程序流程，在相應時間段內輸出 相應的觸發(fā)角和電壓 。 煙臺大學畢業(yè)論文（設計） 28 系統(tǒng)結構框圖 圖 44系統(tǒng)原理框圖 單片機 I/O 口分配表 表 44 單片機 I/O 分配表 端口 引腳名稱 作用 P0 顯示輸出 P2 動態(tài)控制 P3 信號 輸入 系統(tǒng)工作說明 圖 45 給出 單片機控制及顯示電路 。單片機選用 89C51。 1．硬件說明 （ 1） AD 轉換 ： 模擬電壓信號 1 輸入到 ADC0809 的 IN0 口經過 AD 模數(shù)轉換把模擬信號轉成數(shù)字信號輸入單片機。模擬 電壓 信號 2 經過 電阻分壓降壓之后輸入到ADC0809 的 IN1 口經過 AD 模數(shù)轉換把模擬信號轉成數(shù)字信號輸入單片機 。 （ 2） 液晶 顯示電路： 單片機的 P3 口接受 AD 轉換后的數(shù)字信號，經過單片機處理由 P0 口輸出到 LCD 液晶顯示 。 觸發(fā)角的顯示可根據(jù)公式 a=U*180/5 模擬信號 1 AD轉換 芯片89C51 LCD顯示 模擬信號 2 降壓 煙臺大學畢業(yè)論文（設計） 29 圖 45單片機控制及顯示電 路煙臺大學畢業(yè)論文（設計） 30 第五章 單片機軟硬件抗干擾技術 產生軟硬件干擾分析 在工業(yè)控制、智能儀表中都普遍采用了單片機，單片機抗干擾措施提到重要議事日程上來。單片機抗干擾措施不解決，其它工作也是白費勁。要解決單片機干擾問題，必須先找出干擾源，然后采用單片機軟硬件技術來解決。 干擾源：主要來自外部電源、內部電源，印制板排版走線互相干擾，周圍電磁場干擾，外部干擾一般通過 IO 口輸入等 按干擾的傳播路徑可分為傳導干擾和輻射干擾兩類。 所謂傳導干擾是指通過導線傳播到敏感器件的干擾。高頻干擾噪聲和 有用信號的頻帶不同，可以通過 在導線上增 加濾波器的方法切斷高頻干擾 噪聲的傳播，有時也可加隔離光耦來解決。電源噪聲的危害最大， 要特別注意處理。 所謂輻射干擾是指通過空間輻射傳播到敏感器件的干擾。一般的解決方法是增加干擾源與敏感器件的距離，用地線把它們隔離和在敏感器件上加蔽罩。 影響單片機系統(tǒng)可靠安全運行的主要因素主要來自系統(tǒng)內部和外部的各種電氣干擾，并受系統(tǒng)結構設計、元器件選擇、安裝、制造工藝影響。這些都構成單片機系統(tǒng)的干擾因素，常會導致單片機系統(tǒng)運行失常，輕則影響產品質量和產量，重則會導致事故，造成重大經濟損失。 1 形成干擾的 基本要素有三個： （ 1）干擾源。指產生干擾的元件、設備或信號， 用數(shù)學語言描述如下： du/dt， di/dt大的地方就是干擾源。如：雷電、繼電器、可控硅、電機、高頻時鐘等都可能成為干擾源。 （ 2）傳播路徑。指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介。典型的干擾傳播路徑是通過導線的傳導和空間的輻射。 （ 3）敏感器件。指容易被干擾的對象。如： A/D、 D/A 變換器，單片機，數(shù)字 IC，弱信號放大器等。 2 干擾的分類 干擾的分類有好多種，通?？梢园凑赵肼暜a生的原因、傳導方式、波形特性等等進行不同的分類。 按產 生的原因分： 可分為放電噪聲音、高頻振蕩噪聲、浪涌噪聲。 按傳導方式分：可分為共模噪聲和串模噪聲。 煙臺大學畢業(yè)論文（設計） 31 按波形分：可分為持續(xù)正弦波、脈沖電壓、脈沖序列等等。 3 干擾的耦合方式 干擾源產生的干擾信號是通過一定的耦合通道才對測控系統(tǒng)產生作用的。因此，我們有必要看看干擾源和被干擾對象之間的傳遞方式。干擾的耦合方式，無非是通過導線、空間、公共線等等，細分下來，主要有以下幾種： （ 1）直接耦合： 這是最直接的方式，也是系統(tǒng)中存在最普遍的一種方式。比如干擾信號通過電源線侵入系統(tǒng)。對于這種形式，最有效的 方法就是加入去耦電路。 （ 2）公共阻抗耦合： 這也是常見的耦合方式，這種形式常常發(fā)生在兩個電路電流有共同通路的情況。為了防止這種耦合，通常在電路設計上就要考慮。使干擾源和被干擾對象間沒有公共阻抗。 （ 3）電容耦合： 又稱電場耦合或靜電耦合。是由于分布電容的存在而產生的耦合。 （ 4）電磁感應耦合： 又稱磁場耦合。是由于分布電磁感應而產生的耦合。 （ 5）漏電耦合： 這種耦合是純電阻性的，在絕緣不好時就會發(fā)生。 以 MSC51 系列的 89C51 單片機為例，給出了在軟硬件設計的不同 階段，對于不同干擾應采取的一些措施。 單片機系統(tǒng)軟件的抗干擾 一般來講，竄入微機測控系統(tǒng)的干擾，其頻譜往往很寬，采用硬件抗干擾措施，只能抑制某個頻率段的干擾，仍有一些干擾會進入系統(tǒng)。因此，除了采取硬件抗干擾方法外，還要采取軟件抗干擾措施。 1．多用查詢代替中斷，把中斷源減到最少，中斷信號連線不大于 米，防止誤觸發(fā)、感應觸發(fā) 2． A/D 轉換采用數(shù)字濾波，平均法，比較平均法等，防止突發(fā)性干擾 3． MCS51 單片機空單元寫上 00H，最后放跳轉指令到 ORG 0000H，因干擾程序走飛，可能 抓回去 4．多次重復輸出，輸出信號保持在 RAM 中，防止干擾信號輸出 5．開機自檢自診斷， RAM 中重要內容要分區(qū)存放，經常進行比較檢查，機器不能帶病工作 煙臺大學畢業(yè)論文（設計） 32 6．表格參數(shù)放在 EPROM 中，檢驗和存于最后單元，防止 EPROM 內容被修改 7．加看門狗，軟件走飛可從頭開始 8．開關信號延時去抖動 9． IO 口正確操作，必須檢查口執(zhí)行命令情況防止外部故障不執(zhí)行控制命令 10．通訊應加奇偶校驗或查詢表決比較等措施，防止通訊出錯 （一） 模擬輸入信號抗干擾 疊加在系統(tǒng)模擬輸入信號上的噪聲干擾，會導致較大的測量 誤差。但由于這些噪聲的隨機性，可以通過數(shù)字濾波技術剔除虛假信號，求去真值。常用方法如下： （ 1）算術平均濾波法 算術平均濾波法就是連續(xù)取 N 個值進行采樣，然后求其平均值。該方法適應于對一般具有隨機性干擾的信號進行濾波。這種濾波法的特點是：N 值較大時，信號的平滑度好，但靈敏度低；當 N 值較小時，平滑度低，但靈敏度高。 （ 2）遞推平均濾波法 該方法是把 N 個測量數(shù)據(jù)看成一個隊列，隊列的長度為N，每進行一次新的測量，就把測量結果放入隊尾，而扔掉原來隊首的一次數(shù)據(jù)。計算 N 個數(shù)據(jù)的平均值。對周期性的干擾，此方法 有良好的抑制作用，平滑度高，靈敏度低。但對偶發(fā)脈沖的干擾抑制作用差。 （ 3）防脈沖干擾平均值濾波法 在脈沖干擾比較嚴重的場合，如果采用一般的平均濾波法，則干擾將會 “平均 ”到結果中去，故平均值法不易消除由于脈沖干擾而引起的誤差。為此，在 N 個采樣數(shù)據(jù)中，取掉最大值和最小值，然后計算 N－ 2 個數(shù)據(jù)的算術平均值。為了加快測量速度， N 一般取值為 4。 （二） “死機 ”現(xiàn)象的克服 當干擾通過總線或其他口線作用到 CPU時，就會造成程序計數(shù)器 PC 值的改變，引起程序混亂，使系統(tǒng)失控。因此，在設計單片機系統(tǒng)時，如何發(fā)現(xiàn) CPU受 到干擾，并盡可能無擾地使系統(tǒng)恢復到正常工作狀態(tài)是軟件設計應考慮的主要問題。 無論何種控制系統(tǒng)，一般講，死機現(xiàn)象都是不允許的。克服死機現(xiàn)象最有效的辦法就是采用單片機工加了硬件看門狗電路后仍然有死機現(xiàn)象，分析原因，可能有以下方面： （ 1）因為某種原因，程序混亂后，看門狗電路雖然發(fā)出了復位脈沖，但在程序剛剛正常還來不及發(fā)出一個脈沖信號，此時程序再次被干擾，而這時看門狗電路已處于穩(wěn)態(tài)，不能再發(fā)出復位脈沖。 （ 2）程序進入死循環(huán)，在該死循環(huán)中，恰好又有看門狗監(jiān)視 I/O 口上操作的指令。而該 I/O 口仍有脈沖信號輸 出，看門狗檢測不到這種異常情況。 （ 3）在有嚴重干擾時，中斷方式控制字有時會受到破壞，導致中斷關閉。 煙臺大學畢業(yè)論文（設計） 33 可見，只用硬件看門狗電路是無法確保單片機正常工作的。因此，可采用以下方法作為補充。 指令兀余 程序跑飛之后，往往將一些操作數(shù)作為指令碼執(zhí)行，從而引起整個程序的混亂，所謂“指令冗余”，就是在一些關鍵的地方插入一些單字節(jié)的空操作數(shù)作為指令代碼執(zhí)行的錯誤，而是在連續(xù)執(zhí)行幾個空操作后，繼續(xù)執(zhí)行后面的程序，是程序恢復正常運行。通常只在一些對程序的流向其關鍵作用的指令前面插入兩條 NOP 指令，指令冗余使用過多會降 低程序執(zhí)行效果。 利用 Watchdog（看門狗）使 CPU復位 當程序跑飛到一個臨時構