原创 智能型静止进相器中单片机的系统设计

摘要：本文介绍了在整个智能型静止进相器系统中采用89C2051单片机作为控制部分的核心器件，根据控制规则给予具体的控制作用，并对缺相和热故障进行监测和报警。 电子园51单片机学习网5h%] k zz l`#}
关键词：静止进相器   单片机   故障监测
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在传统的可控硅整流装置中，其触发电路大都以电压方法调节导通角α角度，对以分离元件及专用集成电路为主的触发电路，这种方法较易实现，但这种触发器的性能却不尽人意，如电路复杂、调试难度大、脉冲均匀度不好等。为改善以上问题，采用单片机来实现。本系统中，采用ATMEL公司生产的简装形单片机AT89C2051来实现。电子园51单片机学习网'nRL"Bkw+{O

一．AT89C2051单片机介绍电子园51单片机学习网8Ni;oX#iHE6Hd

89C2051主要特点是采用Flash存储器技术，降低了制造成本，其软件、硬件与MCS-51完全兼容。89C2051片内含有2K字节的Flash程序存储器，128字节的片内RAM。允许工作的时钟为0—24MHz。89C2051不允许构造外部总线来扩充程序/数据存储器，所以它不需要ALE、PSEN、RA、WR一类的引脚。89C2051共有20个引脚，它只继承了8031最重要的引脚，体积小巧。具体的引脚图如图1所示。电子园51单片机学习网f`G-kCe!\

wXE8lb`w0^0二．单片机电路设计电子园51单片机学习网7Cz/J\'ZL

单片机电路图如图2所示。

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A、B、C相的电流信号经电流互感器TA1、TA2、TA3检测后，经过信号调理电路、逻辑

变换电路后，从89C2051的P3.4、P3.3、P3.2输入，经单片机处理后，从P1.4、P1.3、P1.2输出。输出的电压信号分别经过一个电压比较器再输出。举A相输出来说明它的工作原理。先来看A相输出电路图如图3所示。

'U!WP#f8bsh/w0从图3可以看到，LM324的同相电压输入端（12脚）为A相电压输入，反相电压输入端（13脚）的电压为15/（10+2）*2=2.5V。当A相电压输出大于2.5V时，LM324的输出端（14脚）输出高电平，反之，则输出低电平。所以LM324的输出端输出的为方波信号，它驱动发光二极管L1明暗交替，一闪一闪。同理，B相、C相也一样。电子园51单片机学习网;M5AE2WR&y'qT

y`4{+wc U vT P0单片机的9脚（P3.5）用来处理热故障，温度开关信号从YZ11接入，没有热故障时，L5一直亮着，出现热故障时，P3.5输出高电平，L5灭。这时提醒用户需要处理这个故障。电子园51单片机学习网7Dk%gLw R5R/uH

&vk%x#u mq9])\#{0三．单片机软件部分设计电子园51单片机学习网XiY5ZK5Q

%t:]|c+A8Nm |0软件是系统的灵魂，没有软件，系统就不能正常运行，所以系统软件设计在整个系统中占有重要的地位。软件设计的好坏将关系着整个系统的好坏，软件的优劣也关系到硬件各部分能否协调工作。因此，对一个系统来说，软件设计是很重要的部分。电子园51单片机学习网#^5lv!Z.T5M

JGj^e0在整个系统的控制部分，采用89C2051单片机作为控制部分的核心器件，所以软件设计部分也主要是对89C2051单片机进行编程。电子园51单片机学习网^rlS,l$^T+etw

89C2051单片机是与 8031完全兼容的单片机，它在指令系统、片内RAM的设置等和8031完全一致。89C2051为20DIP封装，片内带2K的可编程闪速程序存储器，只需外接晶振就可工作。89C2051最高晶振频率可达24MHz，片内程序存储器可多次擦除重新编程，因此89C2051在许多方面的性能优于8031，是理想的工业控制单片机。

89C2051有以下几点优点：

（1）2051采用的是MCS-51的核心，十分容易为广大用户所接受；

（2）2051内部基本保持了80C31硬件I/O功能；

^3Mm5_ jyw0（3）2051的Flash存贮器技术，可重复擦/写 1000次以上，容易解决调试手段；

（4）更适合小批量系统的应用，容易实现软件的升级。电子园51单片机学习网 KB\2^moN

89C2051可以采用下面2种方法开发应用系统。

（1）由于89C2051内部程序存贮器为Flash，所以修改它内部的程序十分方便快捷，只要配备一个可以编程89C2051的编程器即可。调试人员可以采用程序编辑、编译、固化和插到电路板中试验这样反复循环的方法，对干熟练的MCS-51程序员来说，这种调试方法并不十分困难。当然这种调试不能够了解片内RAM的内容和程序的走向等有关信息。

3@3H&@4Gq'TZ0（2）将普通 8031/80C31仿真器的仿真插头中P1.0-P1.7和P3.0-P3.6引出来仿真2051，这种方法可以运用单步、断点的调试方法，但是仿真不够真实，比如，2051的内部模拟比较器功能，P1口、P3口的增强下拉能力等等。电子园51单片机学习网eg(LX4P ^4Y)u

2Rz2]i+X,Bk2g!f9~0在软件调试过程中，选用第（1）种调试方法，即采用程序编辑、编译、固化和插到电路板中试验这样反复循环的方法。

f JY$I0f+w&ks0在软件设计中，89C2051实现的功能主要是对检测到的A、B、C相电流（电压）根据控制规则给予具体的控制作用，并对缺相和热故障进行监测和报警。

K`.`j[]9Knc0在控制系统中，由于作为控制对象的交流绕线式电机的转子电流是对称的，所以，只需要检测任意一相电流的频率（在程序中变换成半周期的时间进行处理），与设定值进行比较，计算偏差和偏差变化，并确定在控制规则表中对应的位置以及应该采取何种控制决策。

7`g"qEE {M[-{!J0主程序具体的流程图如图4所示。

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K(Z-VDbVI*yO0子程序设计主要包含根据控制规则表确定延时时间，且延时后输出。具体流程图如图5所示。电子园51单片机学习网`!r+mmJ j

其中判断何种工况的程序为：电子园51单片机学习网~*U Wa"|N'N

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n"D_*hG7K`'B Z0四．结束语电子园51单片机学习网\+} Fm%[

    采用了单片机作为静止进相器的核心控制部件，有效的提高了系统控制的精确性和稳定性，并且节约了控制成本。