单片机atmege16控制可控硅调光电路与部分程序

单片机控制可控硅调光不闪电路

单片机控制可控硅调光，是件比较麻烦的事情，开始是没加过零检测，结果不管怎么做pwm频率多高，都很闪，用了下面这个后就不闪了.在51hei单片机开发板上测试成功。 要调光的话,moc3063是不行的,3063是过零导通的,对交流电源的控制结果只能是对半波,而不能斩波,通常要调光,调压的话用3052,配合交流过零信号硬件,也可用变压器+二极管做过零检测电路.过零信号边沿触发中断,在过零后延时输出控制信号给光藕,使可控硅导通,过零前边沿关闭控制信号,使可控硅自然关断,完成一个半波的斩波控制,调整延时值就可以调节输出电压了,当然,延时值根据电源频率及定时器分频比不同,有相应的取值范围,一般可以用外中断负责过零边沿触发,一个边沿(至于哪个边沿与过零信号硬件结构有关)负责关闭可控硅,一个边沿负责延时计算,并写入定时器,由定时器中断来打开可控硅 .

'改变INT1中断中的\"移相值\即可改变输出电压,这里T2分频比为1024,可根据主频计算出移相值取值范围

'程序采用电平触发,脉冲触发可作相应修改

'若主频12M,电源50Hz,则移相值计算约为0--117,但实际使用0-105就可以了,太大了会移相到过零位置,使可控硅不能关断

'单片机类型atmege16,开者:http://www.51hei.com email:372xcom1@21cn.com 下面是主要的程序

'主程序:

'略

ldi r16,4 'INT1上升,下降沿都中断

Out Mcucr,R16

ldi r16,128 'INT1中断允许,INT0,INT2中断禁止

Out Gicr,R16

ldi r16,7

Out Tccr2,R16 'T2开始循环计数

in r17,timsk

发

andi r17,127 '暂时禁止T2比较匹配中断(T2比较匹配中断在中断程序中启闭)

Out Timsk,R17

sei

'-------------------------中断服务程序------------------------------------------

Int_comp2: '移相中断

push r17

in r17,sreg

push r17

cbi porta,5 '触发信号输出

in r17,timsk

andi r17,127 '禁止T2比较匹配中断

out timsk,r17

pop r17

out sreg,r17

pop r17

reti

Int1_isr: 'push r17

in r17,sreg

push r17

sbis pind,3 'int1rjmp falling

'上升沿中断

sbi portA,5 'rjmp isr_over Falling:

电源同步中断

引脚(电源同步)状态＝1则跳行,上升沿中断 关触发

'下降沿中断

ldi r17,0

Out Tcnt2,R17 'T2清零

lds r17,移相值

Out Ocr2,R17

'清中断标志,确保中断正确执行

in r17,tifr

ori r17,128 '清T2匹配标志

Out Tifr,R17

in r17,timsk

ori r17,128

Out Timsk,R17 '允许T2比较匹配中断

Isr_over:

pop r17

Out Sreg,R17

pop r17

Reti

上面的是的是AVR的汇编程序,51的也可以实现的,就是用定时器的溢出中断啦,溢出值-移相值=初始值

触发可控硅用脉冲方式,计算好触发脉冲宽度对应的计数初值

同步信号输入--下沿中断写计数初值,开始计数--计数器溢出中断,判标志=0,打开可控硅,写触发脉冲初值,写标志=1---再次溢出中断,判标志=1,关可控硅,清零标志--------再次同步中断

超低成本的可控硅开关控制器

概述

传统的机械恒温器主要用于厨具等开关器具，控制温度的开关调节，存在调节精度不高、低温调节不精确、出厂校准、容易损坏零部件等缺陷，本文利用PIC10F204微控制器，结合可控硅开关器件设计的基于微控制器的恒温器，可广泛应用台灯、吸尘器等家用器具，具有超低成本、操作简单、灵敏度高、自动断电等功能。

机械恒温器的工作原理

机械恒温器运转的工作原理以传统电灶为例，它产生的热量是由电阻加热元件的交流线电压引起。可调整的机械恒温器的加热部件有一个可以旋转的拨号盘，能够设置部件的电流值，如图1所示。机械恒温器是由金属条、垫片和接触器组成，用以连接和断开电源，其中，连接和断开是由旋转拨号盘的设置决定，当机械恒温器的拨号盘介于全关和全开之间时运作顺序如下：①开关的两个终端产生了接触；②开关的电阻材料，使得某些部分加热以至膨胀；③膨胀的材料推开了接触器并且停止传导电流；④元件开始冷却直到接触器又重新接触。

根据拨号的位置，开关频繁地重复操作。它可以无限地控制，但没有一个明显的参考界限，因此精度不高而且不断地随着温度的变化而改变。当拨号没有处在绝对的位置（全关或全开）时，接触器上经常发生拱起，这些缺点都影响了其可靠性。

PIC10F204微控制器的恒温器方案

在利用微控制器的设计中，可控硅开关元件是用来控制电流回流到加热的元件。可控硅开关元件是个三端双向的交流开关，它是由门电路的低能量信号触发。

1. PIC10F204微控制器特点

PIC10F204微控制器为RISC结构、低成本、高性能、8位、全静态和基于闪存的CMOS的8引脚MCU，特点为：

①3个可单独进行方向控制的I/O口和1个只用作输入的I/O口，可直接驱动LED

指示灯；

②16字节RAM、256字节的Flash程序存储器；

③ 8位实时时钟/计数器，带8位可编程预分频器；

④看门狗定时器；

⑤1个比较器，8个特殊功能寄存器；

⑥支持在线串行编程、在线调试、可编程代码保护功能；

⑦4MHz高精度内部振荡器。

PIC10F204具有降低系统成本和功耗的特殊功能。内部具有上电复位电路(POR)和器件复位定时器(DRT)，无须外接复位电路，内部的高精度振荡器节省了I/O口资源，MCU的省电休眠模式、看门狗定时器和代码保护功能降低了系统成本和功耗，增强了系统的可靠性。

2.可控硅的工作条件如下：

a. 可控硅承受反向阳极电压时，不管门极承受何种电压，可控硅都处于关断状态。

b. 可控硅承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下可控硅才导通。

c. 可控硅在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何，可控硅

保持导通，当主回路电压（或电流）减小到接近于零时，可控硅关断。

3.过零切换原理

可控硅调压方法有2种：通过可控硅移相触发控制和可控硅过零触发控制。

3.1 可控硅移相触发

可控硅触发脉冲的移相触发角分别为30°、90°、150°时的导通情况如图2-a、图2-b、图2-c所示，负载两端的电压及平均功率是随移相触发角的变化而变化的。

3.2 可控硅过零触发

可控硅过零触发是在电源电压零点附近触发可控硅导通，通过改变设定周期内可控硅导通的次数，实现交流调压和调功。定周期过零触发工作原理图如图3所示，图中Tc为控制信号的周期，t1和t2分别为可控硅的通、断时间，且Tc＝t1十t2。由于过零切换是全周期或开或关，这样消除了电磁干扰,同时电阻加热元件情况下，这种控制方法能更有效的降低的电磁干扰。

4.电路设计原理图

利用PIC10F204的硬件设计原理图如图4所示，电路简单，微控制器的电源是由电阻式电源变压器供电，由于该供电方式受交流干扰较大，故电路中用了较多的滤波电路。其中，5V齐纳二极管的阳极串联一个电阻直接接到GP3输入，通过该引脚可以看出它是否过零点； 3V的齐纳二极管D4用于保证当地信号波动时电源VDD的稳定性；LED指示灯用于指示可控硅的工作状态。

图4 系统电路原理图

电路初始化工作时，将微控制器的GP1引脚设为输出，对C6进行充电，电充满后，将GP1设为PIC10F204的内部比较器，比较器使用的时间是通过定时器0测量得到。GP1的电压约为微控制器内沟道的参考电压（0.6V），当RC衰减电路的电压下降到参考电压值时，比较器触发，同时将比较器的触发周期作为可控硅的控制周期，再结合过零检测触发可控硅的导通。

比较器的触发跳变时间 计算，式中VREF=0.6V，VZ=3

V，本文的电位计阻值变化范围为0~25kΩ之间，且变化与时间存线性关系，利用比较器的跳变时间t可以精确计算衰减时间，同时RC时间常数应满足最大延时为半个周期或8.33ms，满足过零点放电时间且可测量下一个过零点输出电压的衰减时间。

考虑到交流线的噪声及外界对微控制器的干扰，增强系统抗干扰能力，在电路中增加了π滤波电路，同时使用陶瓷电容能更有效地抵抗射频信号的干扰。

软件设计

软件设计重点为过零点检测设计，对GP3电平由1变为0与由0变为1的判断,可知发生了过零，再通过软件处理过零点触发可控硅的通断。通过电位器调节可控硅的控制周期，从而达到恒温的效果。可控硅的控制原理如图3所示， 软件流程如图5所示。

由于该电路是在国外应用的，如果应用到我们实际中来时要对软、硬件进行适当的改变，满足不同的设计要求。

开发环境及工具

系统软件调试工具可采用入门级编程调试器Microchip PICKitTM2。它是一种成本低廉、简单、快速的开发型编程调试器，支持大多数Flash系列单片机，同时PICKitTM2编程调试器支持固件升级，操作系统升级后可支持更多的新器件。

PICKitTM2编程调试器为USB迷你-B型连接器，通过6引脚连接到目标器件，支持在线串行编程（ICSP）方式进行编程，ICSP连接的5个信号分别为：

① 编程电压VPP：提供器件的编程电压时器件将进入编程模式；

②编程时钟线（ICSPCLK 或 PGC）：PICkit™ 2 到目标器件的单向同步串行时钟线；

③编程数据线（ICSPDAT或 PGD）：一个双向的同步串行数据线；

④电源正极VDD；

⑤电源参考地VSS。编程调试时必须允许编程信号连接到PIC micro器件上，且不会干扰编程信号，同时ICSP连接头应尽可能缩短PICkit™ 2到目标标的连线，确保ICSP信号电平的转换速率。

当然，硬件调试工具还可采用ICD2或其它下载器，软件环境可采用Mplab IDE或其它Microchip 编译软件。

结束语

本文介绍的可控硅开关恒温器作为一种通用型方案，具有较高的可靠性、安全性、精确性、可在线编程的灵活设计性等优点。整个系统设计连接简单，实用性强，同时还可在该方案的基础上扩展温度反馈和自校准功能，增加系统的扩展功能。