数字触发器课设

《数字触发器课设》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字触发器课设（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 燕山大学本科生课程设计1摘要基于单片机的晶闸管触发器无疑是现在的热门触发装置。它具有诸多优点， 温漂小，可靠性高，便于智能化控制等。一般的触发装置往往只采集一相同步 信号，然后经单片机处理送出带有一定导通角 的六路脉冲控制信号，这无疑 对三相交流电有一定的误差。本设计同时采集三相的同步脉冲信号，避免了只 检测一相而造成的延时。同时，系统中的三相全控桥式整流电路采用了阻容吸 收装置，避免产生过电压，使系统更加的稳定可靠。基于单片机的数字晶闸管触发器无疑是现在的热门触发装置。它具有诸多 优点，温漂小，可靠性高，便于智能化控制等。一般的触发装置往往只采集一 相同步信号，然后经单片机处理送出带有一定

2、导通角 的六路脉冲控制信号， 这无疑对三相交流电有一定的误差。本设计同时采集三相的同步脉冲信号，避 免了只检测一相而造成的延时。同时，系统中的三相全控桥式整流电路采用了 阻容吸收装置，避免产生过电压，使系统更加的稳定可靠。关键词：关键词：单片机 数字晶闸管 三相桥式燕山大学本科生课程设计21 1，单片机原理，单片机原理单片机是指芯片本身，而单片机系统是为实现某一个控制应用需要由用户 设计的，是一个围绕单片机芯片而组建的计算机应用系统，这是单片机应用系 统。单片机开发系统是指单片机开发调试的工具。单片机自问世以来，性能不 断提高和完善，其资源又能满足很多应用场合的需要，加之单片机具有集成度 高、

3、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点，正在逐 步取代现有的多片微机应用系统。 单片机自动完成赋予它的任务的过程，也就是单片机执行程序的过程，即 一条条执行的指令的过程，所谓指令就是把要求单片机执行的各种操作用的命 令的形式写下来，这是在设计人员赋予它的指令系统所决定的，一条指令对应 着一种基本操作；单片机所能执行的全部指令，就是该单片机的指令系统，不 同种类的单片机，其指令系统亦不同。为使单片机能自动完成某一特定任务， 必须把要解决的问题编成一系列指令（这些指令必须是选定单片机能识别和执 行的指令） ，这一系列指令的集合就成为程序，程序需要预先存放在具有存储功 能的部件存储

4、器中。 存储器由许多存储单元（最小的存储单位）组成，就像大楼房有许多房间 组成一样，指令就存放在这些单元里，单元里的指令取出并执行就像大楼房的 每个房间的被分配到了唯一房间号一样，每一个存储单元也必须被分配到唯一 的地址号，该地址号称为存储单元的地址，这样只要知道了存储单元的地址， 就可以找到这个存储单元，其中存储的指令就可以被取出，然后再被执行。2.1 功能技术指标：功能技术指标：1，能够通过设定的直流电压值给晶闸管提供触发脉冲。2，能够显示设定的直流电压值和整流后实际的触发脉冲。 3，能够显示触发导通角。2.22.2 晶闸管数字触发器单片机晶闸管数字触发器单片机 CPUCPU 选择方案的确

5、定选择方案的确定单 CPU 结构的数字整流技术比较成熟，性价比高，得到了广泛应用，本设 计采用单片机 AT89C52，发挥现代单片机速度快，计算能力强的特点。2.32.3 触发脉冲的选择触发脉冲的选择选择双脉冲触发方式，电路虽然复杂不过有利于减少触发装置的输出功率。3 3，总体发案的设计方案，总体发案的设计方案数字触发器由电源模块、同步信号获取模块、单片机最小系统、双窄脉冲 生成模块、A/D 采用模块、键盘和显示模块组成。其中单片机为系统核心，负燕山大学本科生课程设计3责处理同步信号、计算导通角，生成触发脉冲等功能。数字触发器总体设计方案3.13.1 硬件设计硬件设计3.11 同步信号取样电路

6、同步信号取样电路如图 1 所示单片机最小系统键 盘显 示A/D 电路模 拟 采 样 电 路燕山大学本科生课程设计4S1，S2，S3 经过光电耦合器后送人单片机 P2.0，P2.1 和 P2.2 脚。同时 3 信号 经 74LS86 后产生同步信号送人外部中断 0，向单片机申请中断。光电耦合器真值表如表 1 所示 表 1 将 6N137 的第 7 引脚接高电平，将比较器的输出端接第 3 引脚，输出端接上拉 电阻。74HC123 是单稳态触发器。其中 Rx Cx(7,15) 和 Cx 端 (6,14) 接定时的 电阻和电容, 即决定触发后 Q 端产生的单脉冲宽度. R(3,11) 是低电平复零,

7、不作复零时为高电平. Aber(1,9) 是下降沿触发输入端, 通过 Aber 用负脉冲 触发, 不用时保持高电平. B (2,10) 是上升沿触发输入端, 通过 B 用正脉冲 触发, 不用时置低. Q (5,13) 与 Qbar (4,12) 分别输出正负定时单脉冲. 器件中单稳触发器作用是不管触发信号持续多长时间，只固定维持外围阻 容给定的一段时间就恢复触发前状态，外围电阻电容决定单稳时间，因为触发 是由边缘触发，上升或下降沿。可再触发单稳不同之处是前次触发后的单稳没 有恢复触发前状态而又有触发信号时，可再触发单稳将在触发边缘开始继续维 持阻容给定的单稳时间，而单稳是不理会在翻转后的触发信

8、号的。此芯片也可 做多谐振荡器用。 74HC123 单稳态触发器。它有两种输入，A 为低电平有效，B 为高电平有效。 有两种输出，正好相反。用外接的电阻电容作定时元件，时间自己定，比 74LS 电路易用。 单稳态触发器 74HC123 及外围电路来实现该功能。74HC123 为双可 重复触发的单稳态，其输出脉冲的宽度主要取决于定时电阻 R 与定时电容 C， 脉宽的计算为电容值与电阻值的乘积即：WP=RC，在实际设计中输入使能输出输入使能输出 HHLHLH LHHLLH燕山大学本科生课程设计5R=5kW，C=80pF，输出脉宽为 400ns、幅度约 5V。脉冲快沿放大与射极跟随输出 电路，主要作

9、用是对整形与展宽后的触发脉冲进行加速和放大，以便得到有较 高幅度和较快上升沿的脉冲信号去触发场效应管。3.12 单片机最小系统本系统采用 STC80C52 单片机，AT89C52 为 8 位通用寄存器，AT89C52 是 51 系列单片机的一个型号，它是 ATMEL 公司生产的。AT89C52 是一个低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 8k bytes 的可 反复擦写的 Flash 只读程序存储器和 256 bytes 的随机存取数据存储器（RAM） ， 器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS-51 指令 系统，片内置通用 8 位中央处理器和 F

10、lash 存储单元，功能强大的 AT89C52 单 片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。AT89C52 有 40 个引脚，32 个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含 2 个 外中断口，3 个 16 位可编程定时计数器,2 个全双工串行通信口，2 个读写口线， AT89C52 可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程(S 系列的才支持在线编 程)。其将通用的微处理器和 Flash 存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash 存储器可有效地降低开发成本。兼容 MCS51 指令系统 8k 可反复擦写(1000 次）Flash ROM 32 个双向 I/O 口 256x8bit

11、内部 RAM 3 个 16 位可编程定时/计数器中断 时钟频率 0-24MHz 2 个串行中断 可编程 UART 串行通道 2 个外部中断源 共 6 个中断源 2 个读写中断口线 3 级加密位 低功耗空闲和掉电模式 软件设置睡眠和唤醒功能 AT89C52P 为 40 脚双列直插封装的 8 位通用微处理器，采用工业标准的 C51 内 核，在内部功能及管脚排布上与通用的 8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的 功能控制。功能包括对会聚主 IC 内部寄存器、数据 RAM 及外部接口等功能部 件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号 IR 的接收解码及 与主板 CPU 通信等。主要管脚

12、有：XTAL1（19 脚）和 XTAL2（18 脚）为振荡器 输入输出端口，外接 12MHz 晶振。RST/Vpd（9 脚）为复位输入端口，外接电 阻电容组成的复位电路。VCC（40 脚）和 VSS（20 脚）为供电端口，分别接 +5V 电源的正负端。P0-P3 为可编程通用 I/O 脚，其功能用途由软件定义，在 本设计中，P0 端口（32-39 脚）被定义为 N1 功能控制端口，分别与 N1 的相 应功能管脚相连接，13 脚定义为 IR 输入端，10 脚和 11 脚定义为 I2C 总线控 制端口，分别连接 N1 的 SDAS（18 脚）和 SCLS（19 脚）端口，12 脚、27 脚及 28

13、 脚定义为握手信号功能端口，连接主板 CPU 的相应功能端，用于当前制式 的检测及会聚调整状态进入的控制功能。P0 口是一组 8 位漏极开路型双向 I/O 口， 也即地址/数据总线复用口。 作为输出口用时，每位能吸收电流的 方式驱动 8 个 TTL 逻辑门电路，对端口 P0 写“1”时，可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低 8 位）和燕山大学本科生课程设计6数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。 在 Flash 编程时，P0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校 验时，要求外接上拉电阻。P1 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/

14、O 口， P1 的输出缓冲级可驱动 （吸收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。对端口写“1” ，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可 作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。与 AT89C51 不同之处是，P1.0 和 P1.1 还可分别作为定时/计数器 2 的外 部计数输入（P1.0/T2）和输入（P1.1/T2EX） 单片机最小模块如 图2 所示它采用12MHz 晶振，单片机 EA 脚接高电平，使用内部程序存储器。3.13 双窄脉冲形成模块双窄脉冲模块如图 2所示燕山大学本科生课程设计7他由6个或 门组成，P1.1-P1.

15、2分别控制6个晶闸管，当给VT1发触发脉冲 时，通过 U9B，给 VT6补发一个脉冲。当给 VT2发触发脉冲时，通过 U8A 给 VT1 晶闸管补发一个触发脉冲。这样就利用硬件实现了单脉冲变成双脉冲的目的。3.14 脉冲隔离放大电路六路脉冲控制信号在送入晶闸管控制级之前，必须对其进行放大，因为从 AT89C52输出的脉冲信号强度不够驱动晶闸管，此时采用如图5所示的光电耦合 集成运放驱动电路。从单片机来的控制信号经过光电耦合再由集成运放放大，达到晶闸管所需 触发脉冲。这种方法摒弃了体积较大的脉冲变压器，电路的结构更简化.燕山大学本科生课程设计83.15 A/D 采样电路A/D 采样电路负责采集输

16、出的直流电压，输出直流电压通过传感器转换后 变成0-5v 的直流电压，单片机通过 A/D 采样后，将采集到的电压值经过一定的 换算关系，换算成实际电压值，然后再数码管上显示出来。 A/D 采样选用 AD1674芯片。AD1674是12位 ADC。AD1674端口如图所示AD1674的数据锁存器是可控三态的，可以直接与单片机的 PO 口相连。由于 单片机的数据总线是8位的，而 A/D 转换的结果是12位的，应此单片机必须经过 两次读入才能获得一次 A/D 转换的结果，一次为高8位，一次为低4位。AD1674的真值表如表 2表2CECSR/C12/8A0功能0XXXX无X1XXX无100X0启动12位 A/D 转 换100X1启动8位 A/D 转换1011X12位并行输出10100高8位数据输出10101低4位数据输出， 余下4位0燕山大学本科生课程设计9AD1674的 STATUS 是模数转换器的工作状态指示信号，一旦启动