【正文】 按照以下步驟進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換： （ 1）配置 A/D 模塊 對(duì)模擬引腳 /參考電壓 /數(shù)字 I/O(ADCON1)進(jìn)行配置 （ 2）需要時(shí)，設(shè)置 A/D 中斷 ,將 AD。采集時(shí)間（ acquisition time）的確定參見“ A/D 采集時(shí)間要求”小節(jié)。當(dāng)配置好 A/D 模塊后，在啟動(dòng)轉(zhuǎn)換前必須先選擇 A/D 轉(zhuǎn)換的通道。當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換完成之后，轉(zhuǎn)換結(jié)果被載入ADRES 寄存器， GO/DONE(ADCON02)位被清零，且 A/D 中斷標(biāo)志位 ADIF 置 1。這些端口可被配置成模擬輸入 (或作為參考電壓 )或數(shù)字 I/O 口。 A/D 轉(zhuǎn)換器有 3 個(gè)寄存器，它們是： 35 A/D 結(jié)果寄 存器 (ADRES) A/D 控制寄存器 0(ADCON0) A/D 控制寄存器 1(ADCON1) ADCON0 寄存器，如圖 36 所示，控制 A/D 模塊的操作。通過軟件設(shè)置，模擬參考電壓可以選擇為器件的正向電源電壓 (VDD)或 AN3/VREF 引腳上的電平。 初始化子程序返回定時(shí)器ＴＭＲ１　初始化RＢ0端口上升沿　中斷初始化初始化Ｉ／Ｏ口初始化Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換 A/D 轉(zhuǎn)換器能將一個(gè)模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的 8 位數(shù)字信號(hào)。RC 4，RC 5端口置１，延時(shí)50 176。RC 2，RC 3端口清　零，延時(shí)10 176。RC 0，RC 1端口清　零，延時(shí)10 176。RC 0，RC 1端口置１，延時(shí)50 176。RC 3，RC 4端口置１，延時(shí)50 176。 各子程序流程圖件下頁(yè)： A/D 轉(zhuǎn)換子程序 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 34 脈沖觸發(fā)子程序返回RC 4，RC 5端口清　零，延時(shí)10 176。 （ 3）故障處理子程序：當(dāng)輸出電流超過 085A 的范圍以后，主程序判斷為有故障，進(jìn)行故障處理 （ 4）中斷子程序：當(dāng)中斷發(fā)生時(shí)執(zhí)行該程序。設(shè)置 A/D 轉(zhuǎn)換為 8 分頻采用右對(duì)齊一個(gè) A/D 輸 33 入通道，允許外部引腳產(chǎn)生中斷，開放中斷使能位，將內(nèi)部定時(shí)器 TMR1 設(shè)置為關(guān)閉，不采用分頻。它們是 : 主程序模塊 A/D 轉(zhuǎn)換子程序 中斷（ 同步信號(hào)檢測(cè)）子程序 觸發(fā)脈沖子程序 故障處理子程序 主程序流程框圖所示： 主程序的工作是對(duì)各個(gè)功能模塊的子程序不斷進(jìn)行循環(huán)調(diào)用，從而完成整個(gè)系統(tǒng)的工作。由于采用脈沖鏈形式，避免了脈沖變壓器的直流磁化，同時(shí)降低了驅(qū)動(dòng)電流。當(dāng) PORTC 端口輸出脈沖鏈信號(hào)時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，脈沖變壓器原邊得到 +24V 電源電壓，副邊得到的信號(hào)為 +10V 尖峰脈沖，它可以用作晶閘管的強(qiáng)觸發(fā)脈沖，加快其導(dǎo)通速度，從而提高了觸發(fā)的可靠性。脈沖信號(hào)可通過脈沖變壓器隔離傳送。變壓器耦合隔離放大器，主要用于模擬信號(hào)的隔離。輸入信號(hào)經(jīng)過運(yùn)算放大器放大后，被調(diào)制成交流信號(hào)，并通過隔離變壓器中的交變磁場(chǎng)由初級(jí)耦合到次級(jí)。 線性信號(hào)的磁隔離主要是利用隔離變壓器構(gòu)成的。 為了避免由于系統(tǒng)和外電路直接連接而造成的干擾，單片機(jī)系統(tǒng)一般要和外電路彼此隔離開。 （ 2） 磁隔離：將微弱信號(hào)電路予以產(chǎn)生噪聲污染的電路分開布線，信號(hào)線與強(qiáng)電控制線、電源線分開走線，相互間要保持一定距離。常用的隔離方式有光電隔離、變壓器隔離、繼電器隔離和布線隔離等。具體電路圖如 下 ： 圖 36 A/D 轉(zhuǎn)換外圍電路（ 司鉆給定） 當(dāng)司鉆調(diào)到最大 +24V 時(shí)，調(diào)節(jié)偏移電位器 RP1，使其輸出為 5V,從而實(shí)現(xiàn)司鉆開關(guān)的調(diào)節(jié)功能。 圖 35 同步電路 移相觸發(fā) 司鉆開關(guān)將 220V 的相電壓降為 024V 可調(diào)交流電壓再經(jīng)過整流電路、濾波電路、RP1 分壓以及 R3 分流進(jìn)入單片機(jī)。利用 RB端口電平變化中斷的特點(diǎn) ,在 RB0 端口出現(xiàn)上升沿時(shí)可產(chǎn)生中斷。同理 ,B相的同步信號(hào)采用 BA相 ,C蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 30 相的同步信號(hào)采用 CB 相。在相位上自然有 30176。為保證當(dāng) A=0 時(shí)在自然換流點(diǎn)觸發(fā) ,同步信號(hào)必須滯后交流電壓波形 30176。為按照一定的順序觸發(fā)可控硅 ,該觸發(fā)器設(shè)置有三相同步信號(hào) (加上各自反相共六相 )。這種使觸發(fā)電路與主電路晶閘管工作上步調(diào)一致的方法就稱為同步。圖 為其傳輸特性。輸入信號(hào) Uin，即待比較電壓，加到同相輸入端，在反相輸入端接一個(gè)參考電壓（門限電平） Ur。另外，各比較器的輸出端允許連接在一起使用。選不同阻值的上拉電阻會(huì)影響輸出端高電位的值。兩個(gè)輸入端電壓差別大于 10mV 就能確保輸 29 圖 LM339 集成塊外型及管腳排列圖 出能從一種狀態(tài)可靠地轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)，因此，把 LM339 用在弱信號(hào)檢測(cè)等場(chǎng)合是比較理想的。當(dāng)“ +”端電壓高于“ ”端時(shí)，輸出管截止，相當(dāng)于輸出端開路。兩個(gè)輸入端一個(gè)稱為同相輸入端，用“ +”表示，另一個(gè)稱為反相輸入端，用“ ”表示。 LM339 類似于增益不可調(diào)的運(yùn)算放大器。 LM339 集成塊采用 C14 型封裝，圖 為外型及管腳排列圖。 1V177。本控制器 PIC16F877 單片機(jī)的引腳圖 如圖 所示。它內(nèi)部帶有 368 字節(jié)的 RAM,其程序存儲(chǔ)器的容量是 8K有三個(gè)內(nèi)部定時(shí)器和計(jì)數(shù)器，一個(gè)串行通信接口，看門狗定時(shí)器等 。此外還有第 第 3功能 RB0/INT 21 33 I/O RB0還可作為外部中斷輸入端 RB1 22 34 I/O RB2 23 35 I/O RB3/PGC 24 36 I/O RB3還可以作為低電壓變成輸入端 RB4 25 37 I/O RB4還具有電平變化中斷功能 RB5 26 38 I/O RB5還具有電平變化中斷功能 RB6/PGC 27 39 I/O RB6 還具有電平變化中斷功能，兼在線調(diào)試輸入端和串行編程時(shí)鐘輸入端 RB7/PGD 28 40 I/O RB7 還具有電平變化中斷功能，兼在線調(diào)試輸入端和串行編程數(shù)據(jù)輸入端 基本功能： RC 是一個(gè)輸入 /輸出可編程的雙向端口。 PIC16F87 系列單片機(jī)的引腳功能說(shuō)明如下表： 引腳名稱 引腳序號(hào) 引腳 類型 功能說(shuō)明 28 引腳 40引腳 OSC1/CLKIN 9 13 I 時(shí)鐘振蕩器晶體連接端 /外部 時(shí)鐘源輸入端 OSC2/CLKOUT 10 14 O 時(shí)鐘振蕩器晶體連接端 /時(shí)鐘信號(hào)輸出端 MCLR/VPP 1 1 I/P 人工復(fù)位輸入端（低電平有效） /編程電壓 基本功能： RA 是一個(gè)輸入輸出可編程的雙向端口。 （ 12）并行從動(dòng)端口 PSP 模塊：可以用來(lái)與其他具有開放總線的單片機(jī)、數(shù)宇信號(hào)處理器或微處理器的并行數(shù)據(jù)總線連接，進(jìn)行高速的數(shù)據(jù)傳輸和交換。 （ 11）通用同步／異步收發(fā)器 USART 模塊：用于實(shí)現(xiàn)二線式串行通信，可以定義為2種工作方式；全雙工異步方式和半雙工同步方式。 （ 9）捕捉／比較／脈寬調(diào)制 CCP1 和 CCP2 模塊； PIC16F87X 片內(nèi)包含 2 個(gè)幾乎完全相同的 CCP 模塊，與 TMR1 和 TMR2 配合可以實(shí)現(xiàn)輸人捕捉，輸出比較和脈寬調(diào)制輸出 25 功能輸人捕捉功能可以用于測(cè)量信號(hào)周期、頻率、脈寬等，輸出比較功能可以用來(lái)產(chǎn)生寬度不同的正、負(fù)方波脈沖信號(hào)、以驅(qū)動(dòng)可控硅、步進(jìn)電機(jī)等。 （ 7） EEPROM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器模塊：是 128X8 的電可擦／寫的存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)的內(nèi)容掉電也不會(huì)丟失。 （ 5）定時(shí)器 TMR1 模塊：是一個(gè) 16 位寬的可編程的定時(shí)器，也可用作計(jì)數(shù) 器，并且可以與捕捉／比較／脈寬調(diào)制 CCP 模塊配合實(shí)現(xiàn)捕捉和比較功能。 （ 3）端口 RC 模塊：也是一個(gè)具有 8 條引腳的榆人／輸出可編程的端口。 在此我們對(duì)外圍模塊區(qū)域內(nèi)都包含的各種外圍模塊的功能，預(yù)先作一簡(jiǎn)要的介紹： （ 1）端口 RA 模塊：是一個(gè)只有 6條引腳的輸人／輸出可編程的端口。 PIC16F87X 的外圍模塊區(qū)域 對(duì)于 PIC16F87X 芯片內(nèi)部集成的外圍設(shè)計(jì)模塊，種類和數(shù)量較多，把它們與 CPU 核心部分剝離開來(lái)，并且歸并到一個(gè)區(qū)域 —— 外圍摸塊區(qū)域。 程序總線： 14 位寬，作為提取程序指令的高速通道。 數(shù)據(jù)總線： 8 位寬作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶Ｓ猛ǖ?。?dāng)然還需要綜合開發(fā)環(huán)境軟件 MPLAB 和仿真板的支持。直到 VDD恢復(fù)到正常范圍之后再延時(shí) 72MS， CPU 才從復(fù)位狀態(tài)返回到運(yùn)行狀態(tài)。由于意外原因，一旦導(dǎo)致 CPU 跑到正常程序之外而出現(xiàn)“死機(jī)”， WDT 將強(qiáng)行把 CPU復(fù)位，使其返回到正常的程序中來(lái)。 起振延時(shí)電路：在上電延時(shí)之后，該電路再提供 1024 個(gè)時(shí)鐘周期的延時(shí)，目的是蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 24 讓振蕩電路有足夠的時(shí)間產(chǎn)生穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)。 上電復(fù)位電路：當(dāng)芯片加電后 VDD 上升到一定值（一般在 ～ ），該電路產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位脈沖使單片機(jī)復(fù)位。預(yù)先將依訪問數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的 RAM單元地址存入該寄存器 。來(lái)源于 FSR的地址叫做間接地址，來(lái)源于指令碼的地址叫做直接地址。普通的 RAM存儲(chǔ)器一般只能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀出操作和寫入操作，而 PIC16F87X 中的 RAM存儲(chǔ)器的每個(gè)存儲(chǔ)單元功能都十分強(qiáng)大，除了具備普通存儲(chǔ)器功能之外，還能實(shí)現(xiàn)移位、置位、清位、位測(cè)試等一系列只有寄存器才能完成的復(fù)雜操作。該操作數(shù)既可以來(lái)源于 RAM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，也可以來(lái)源于指令碼中。該寄存器在其他單片機(jī)中又稱為標(biāo)志寄存器或條件碼寄存器。 16F87X 中的 W 相當(dāng)于其他單片機(jī)中的“累加器 A”。或者暫存運(yùn)算產(chǎn)生的結(jié)果（稱為目標(biāo)操作數(shù)）。 算術(shù)邏輯單元 ALU：實(shí)現(xiàn)算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算操作。操作碼表示操作的類型，操作數(shù)表示操作的對(duì)象或范圍。在程序執(zhí)行過程中，有時(shí)需要調(diào)用子程 序，在進(jìn)入子程序之前，必須保存主程序斷點(diǎn)處的地址，以便在主程序執(zhí)行完后，在恢復(fù)斷點(diǎn)地址，使主程序得以繼續(xù)執(zhí)行。 程序計(jì)數(shù)器（ PC）：產(chǎn)生并提供對(duì)程序存儲(chǔ)器進(jìn)行提取操作所需的 13位地址碼，初始狀態(tài)為全 0，每執(zhí)行一條指令，地址碼自動(dòng)加 1。其指令字節(jié)為 14位，片內(nèi)帶 6 12或 256字節(jié)的 EEPROM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，另外其程序存儲(chǔ)器也不再是傳統(tǒng)的 OPT 型，而是 Flash 型存儲(chǔ)器。在一般的單片機(jī)中，指令總線和數(shù)據(jù)總線是共用的（即分時(shí)復(fù)用）。這種“哈佛總線結(jié)構(gòu)”，就是芯片內(nèi)部將數(shù)據(jù)總線和指令總線分離，并且采用不同的寬度。PIC 系列單片機(jī)在架構(gòu)上采用了與眾不同的設(shè)計(jì)手法。 圖 微型計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu) PIC 系列單片及美國(guó)微芯公司的產(chǎn)品。 一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備 5個(gè)部分、若干塊集成電路組成的。因此，它在硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、 I/O 端口、功能消耗及可靠性等方面均有其獨(dú)特之處，其最顯著的特點(diǎn)之一就是具有非常有效的控制功能。換言之，把微型計(jì)算機(jī)的所有功能部件都集成并封裝在一塊芯片內(nèi)而構(gòu)成一部超微型計(jì)算機(jī)，就稱其為單片機(jī)。）一一對(duì)應(yīng)；司鉆開關(guān)通過控制單片機(jī)的 A/D轉(zhuǎn)換值來(lái)控制整流輸出的，整流輸出從 0— 310V全程可調(diào)。本設(shè)計(jì)說(shuō)明書提出了另一種晶閘管觸發(fā)的設(shè)計(jì) ,通過單片機(jī)或微機(jī)編程配合司鉆開關(guān)來(lái)調(diào)節(jié)移相電壓的大小 ,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)觸發(fā)延遲角的精確動(dòng)態(tài)控制。如果能夠通過軟件編程來(lái)控制移相電壓的大小 ,不但能夠提高其精度 , 也能克服上述足。 (2) 如果在實(shí)際應(yīng)用中觸發(fā)延遲角需要?jiǎng)討B(tài)改變 ,通過電位器來(lái)調(diào)節(jié)移相電壓就會(huì)顯得很麻煩 ,甚至沒有辦 法使用。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上常見的觸發(fā)板對(duì)于觸發(fā)延遲角的控制是通過電位器來(lái)調(diào)節(jié)移相電壓從而達(dá)到調(diào)節(jié)觸發(fā)脈沖延遲角的目的。 晶閘管由于其投入時(shí)間可以控制 ,因此自誕生以來(lái)就在各種工程領(lǐng)域得到 了廣泛應(yīng)用。由于模擬電路中參數(shù)難以調(diào)整 ,且易受網(wǎng)壓波動(dòng)及電磁干擾的影響 ,致使三相電負(fù)荷不平衡 ,在電網(wǎng)中引起較大的諧波電流 ,可控整流裝置功率越大 ,這種現(xiàn)象越嚴(yán)重 ,甚至引起誤觸發(fā) ,以至出現(xiàn)燒毀熔斷器、跳閘等故障。 （ 4）應(yīng)有良好的抗干擾性能、溫度穩(wěn)定性及與主電氣隔離。 （ 2）觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的幅度，對(duì)戶外寒冷場(chǎng)合，脈沖電流的幅度應(yīng)增大為器件最大觸發(fā)電流的 3~5 倍，脈沖前沿的陡度也需增加，一般需達(dá) 1~2A/μ s。 或采用相隔 60176。 。廣義上講，晶閘管觸發(fā)電路往往還包括對(duì)其觸發(fā)時(shí)刻進(jìn)行控制的相位LM 7 9 UoUiC1C22 31( b )0 .1 μ0 .1 μC3＋100μ( c )321＋－＋－蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 20 控制電路，但在這里專講觸發(fā)脈沖的放大和輸出環(huán)節(jié)，相位控制電路將在下一章討論。 本次選擇 50/ 型。二次繞組短路情況下，電流互感器能承受而無(wú)損傷的一次電流峰值，稱額定動(dòng)穩(wěn)定電流。 線路發(fā)生故障時(shí)的沖擊電流產(chǎn)生熱和電磁力，保護(hù)用電流互感器必須承受。當(dāng)一次電流足夠大時(shí)鐵芯就會(huì)飽和起不到反映一次電流的作用，準(zhǔn)確限值系數(shù)就是表示這種特性。 電