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PIC單片機(jī)在智能雙電源裝置中的應(yīng)用
1. 智能雙電源裝置的簡介
隨著對供電可靠性的要求也越來越高，很多場合用兩路電源來保證供電的可靠性。當(dāng)常用電源異常，智能雙電源裝置能自動切換到備用電源，智能雙電源裝置就是這種在兩路電源之間進(jìn)行可靠切換、以保證供電的裝置。在醫(yī)院、賓館和礦山等有廣泛的應(yīng)用。
智能雙電源裝置由開關(guān)本體和控制器兩部分組成。開關(guān)本體由電機(jī)通過機(jī)械聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)控制常用電源的斷路器和備用電源的斷路器的分合，進(jìn)而控制電源的切換。控制器通過對電壓的采樣來判斷電源是否異常，如果出現(xiàn)異常應(yīng)產(chǎn)生相應(yīng)的切換。
2. PIC16F877A的簡介
美國Microchip公司的PIC 8位單片機(jī)其生產(chǎn)史11年，但現(xiàn)在其產(chǎn)量已躍居世界第二位(僅次于Motorola公司)。現(xiàn)在PIC單片機(jī)的品種已超過120種。PIC單片機(jī)是RISC結(jié)構(gòu)的單片機(jī)，具有高速處理數(shù)據(jù)的特性(執(zhí)行速度可達(dá)120ns)。PIC16F877A內(nèi)部自帶看門狗、256Bytes的EEPROM、8路AD功能、ISP功能和寬電壓工作，工作可靠，能很好的適應(yīng)智能雙電源裝置應(yīng)用開發(fā)。
3. 在8位單片機(jī)中 在PIC與51系列單片機(jī)的比較
PIC的堆棧結(jié)構(gòu)是硬件固定的，PIC16F877A有8級深度的硬件堆棧，51系列單片機(jī)的堆棧結(jié)構(gòu)是在RAM區(qū)，由程序指定SP的開始位置。
PIC的RAM區(qū)每個Byte的位都可以尋址，有4條專用的位操作指令和2條移位指令。51系列單片機(jī)的只有0x20到0x2F的Bytes的位是可以尋址，有17條專用的位操作指令和4條移位指令。
PIC的ROM和RAM是采用“頁”結(jié)構(gòu)的，每頁為512個Bytes，通過STATUS的位來選擇不同的頁，在程序調(diào)用和變量尋址的時候，要先確定目標(biāo)的頁，使有起來不是很方便。51系列單片機(jī)的ROM是可以在64K范圍內(nèi)尋址的，可程序直接尋址調(diào)用；RAM在0到0x7F可以直接尋址或間接尋址，0x80以上地址的RAM(包括擴(kuò)展的RAM)只有間接尋址。
4. 智能雙電源裝置的動作處理
雙電源控制器的有三種控制方式，自投自復(fù)方式、自投不自復(fù)方式和發(fā)電機(jī)方式。
自投自復(fù)式方式：如果常用電源被檢測到出現(xiàn)偏差時，則自動將負(fù)載從常用電源轉(zhuǎn)換至備用電源；如果常用電源恢復(fù)正常時，則自動將負(fù)載返回?fù)Q接到常用電源。
自投不自復(fù)式方式：如果常用電源被檢測到出現(xiàn)偏差時，則自動將負(fù)載從常用電源轉(zhuǎn)換至備用電源；如果常用電源恢復(fù)正常時，不能自動將負(fù)載返回?fù)Q接到正常電源供電。除非備用電源出現(xiàn)異常才進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
發(fā)電機(jī)方式：如果常用電源被檢測到出現(xiàn)偏差時，發(fā)出發(fā)電指令請求發(fā)電。當(dāng)發(fā)電電壓達(dá)到額定電壓時，先從電網(wǎng)斷開負(fù)載電路，自動轉(zhuǎn)換到發(fā)電電源供電；當(dāng)常用電源恢復(fù)正常后，則又自動返回?fù)Q接到正常電源供電，并發(fā)出停電指令，請求停止發(fā)電。
以下是三種方式在不同合閘狀態(tài)下的程序任務(wù)處理簡述：
自投自復(fù)方式在常用電源合閘狀態(tài)，
常用電源出現(xiàn)異常，進(jìn)行計(jì)時
異常計(jì)時中
異常計(jì)時完成，啟動電機(jī)
常用電源正常，停止并恢復(fù)計(jì)時器
備用電源異常，停止并恢復(fù)計(jì)時器
自投自復(fù)方式在備用電源合閘狀態(tài)，
常用電源出現(xiàn)正常
正常計(jì)時
正常計(jì)時完成，啟動電機(jī)
常用電源異常，停止計(jì)時
自投不自復(fù)方式在常用電源合閘狀態(tài)，
常用電源出現(xiàn)異常，進(jìn)行計(jì)時
異常計(jì)時中
異常計(jì)時完成，啟動電機(jī)
常用電源正常，停止并恢復(fù)計(jì)時器
備用電源異常，停止并恢復(fù)計(jì)時器
自投不自復(fù)方式在備用電源合閘狀態(tài)，
常用電源正常，備用電源異常，進(jìn)行計(jì)時
計(jì)時中
計(jì)時完成，啟動電機(jī)
備用電源正常，停止并恢復(fù)計(jì)時器
發(fā)電機(jī)方式在常用電源合閘狀態(tài)，
常用電源出現(xiàn)異常，進(jìn)行計(jì)時
異常計(jì)時中
異常計(jì)時完成，啟動發(fā)電機(jī)
發(fā)電機(jī)啟動等待時間，計(jì)時中
發(fā)電機(jī)等待時間完成，啟動電機(jī)，進(jìn)行切換動作
常用電源正常，停止任何計(jì)時，并恢復(fù)計(jì)時器
發(fā)電機(jī)方式在備用電源合閘狀態(tài)，
常用電源正常，計(jì)時開始
計(jì)時中，
正常計(jì)時完成，啟動電機(jī)，進(jìn)行切換動作
常用電源異常，停止計(jì)時，并恢復(fù)計(jì)時器
如何把這些相近的操作歸納成相同的函數(shù)進(jìn)行處理，才可以節(jié)約程序代碼。我把這些操作歸納成如下程序：
……
typedef union
{
unsigned char cc;
struct
{
unsigned char bit0:1;
unsigned char bit1:1;
unsigned char bit2:1;
unsigned char bit3:1;
unsigned char bit4:1;
unsigned char bit5:1;
unsigned char bit6:1;
unsigned char bit7:1;
&
nbsp; }Bits;
} Char_Bit;
Char_Bit VolErrFlag[2]; // 可以用位或字節(jié)操作
static void CheckVolErr(unsigned char i)
// I=0, 檢查常用電源的電壓，更新缺相，欠壓和過壓標(biāo)志位
// I=1, 檢查備用電源的電壓，更新缺相，欠壓和過壓標(biāo)志位
{
……
}
static void StartTurn(unsigned char bi)
// bi=0，轉(zhuǎn)到常用電源
// bi=1，轉(zhuǎn)到備用電源
{
……
}
static void CheckVol1(unsigned char i)
// I=0，判斷常用電源的合閘狀態(tài)
// I=1，判斷備用電源的合閘狀態(tài)
{ // 電壓判斷，處理函數(shù)1
unsigned char j,k;
if (i==0)
{
j=0;
k=1;
}
else
{
j=1;
k=0;
}
if (VolErrFlag[j].cc==0)
{
bVolErrCnting=0; // 恢復(fù)異常計(jì)時器標(biāo)記
}
else
{
if (bVolErrCnting==0)
{
di();
CLRWDT();
VolErrCnt=(unsigned int) LimParams.cc[j]*TiScale;
// 預(yù)設(shè)異常計(jì)時器的初值
ei();
bVolErrCnting=1;
return;
}
}
if (VolErrFlag[k].cc !=0)
bVolErrCnting=0;
if (bVolErrCnting && VolErrCnt==0)
{ &n
bsp; // 啟動轉(zhuǎn)換動作
bVolErrCnting=0;
bBkOpen1=k;
CLRWDT();
StartTurn(k);
}
}
static void CheckVol2()
{ // 電壓判斷，處理函數(shù)2
if (VolErrFlag[0].cc !=0)
{
bVolErrCnting=0; // 恢復(fù)異常計(jì)時器標(biāo)記
}
else
{
if (bVolErrCnting==0)
{
di();
CLRWDT();
VolErrCnt=(unsigned int) LimParams.Para.Trn*TiScale;
// 預(yù)設(shè)異常計(jì)時器的初值
ei();
bVolErrCnting=1;
return;
}
}
if (bVolErrCnting && VolErrCnt==0)
{ // 啟動轉(zhuǎn)換動作
bVolErrCnting=0;
CLRWDT();
bBkOpen1=0;
StartTurn(0);
}
}
static void CheckVol3()
{ // 電壓判斷，處理函數(shù)3
if (VolErrFlag[0].cc==0)
{
bVolErrCnting=0; // 恢復(fù)異常計(jì)時器標(biāo)記
bDJstarting=0;
}
else
{
if (bVolErrCnting==0)
{
&
nbsp; di();
CLRWDT();
VolErrCnt=(unsigned int) LimParams.Para.Tnr*TiScale;
// 預(yù)設(shè)異常計(jì)時器的初值
ei();
bVolErrCnting=1;
return;
}
}
if (bVolErrCnting && bDJstarting==0 && VolErrCnt==0)
{
di();
CLRWDT();
DJstartCnt=(unsigned int)LimParams.Para.T1*TiScale;
// 預(yù)設(shè)發(fā)電機(jī)啟動的等待計(jì)時器的初值
ei();
CLRWDT();
bDJstarting=1;
return;
}
if (bDJstarting && DJstartCnt==0)
{ // 啟動轉(zhuǎn)換動作
CLRWDT();
bVolErrCnting=0;
bBkOpen1=1;
StartTurn(1);
}
}
……
void main()
{
……
if (bBkOpen1)
{ // 在備用電源合閘狀態(tài)
if (LimParams.Para.JobType==1)
{ // 自投不自復(fù)方式
CheckVol1(1);
; }
else
{ //自投不自復(fù)或發(fā)電機(jī)方式
CheckVol2();
}
}
else
{ // 在常用電源合閘狀態(tài)
if (LimParams.Para.JobType==2)
{ // 發(fā)電機(jī)工作方式
CheckVol3();
}
else
{ // 自投自復(fù)或自投不自復(fù)方式
CheckVol1(0);
}
}
……
}
5. 智能雙電源裝置的電壓采樣的校準(zhǔn)
在實(shí)際生產(chǎn)中，由于采樣電阻的誤差，所以在相同的校準(zhǔn)電壓輸入，單片機(jī)采樣到的AD值是不一樣的。如何設(shè)定AD值和校準(zhǔn)電壓的校準(zhǔn)比例，是一個關(guān)鍵的問題，校準(zhǔn)比例不能在程序編譯中固定下來，因?yàn)檫@樣會有較大的誤差，即使改用精密電阻來采樣，誤差也不能減低很多。我在應(yīng)用中采用的方法是：提高采樣電路的線性度，使其在不同電壓下的校準(zhǔn)比例有很好的一致性（在解決了溫升的問題后,這點(diǎn)是可以做到的）；在采樣電路輸入校準(zhǔn)電壓，輸入設(shè)置密碼后，單片機(jī)自動計(jì)算校準(zhǔn)比例，并把校準(zhǔn)比例進(jìn)行保存。
……
void main()
{
……
ReadScal();
……
while(1)
{
……
……
}
}
……
static void KeyProc()
{……
if ( SetKey==0)
{
……
if ( bSecPass==1)
{
// 設(shè)電壓
if (ReadScalFlag() !=0)
return;
// 如果已設(shè)定了比例，就不能再更改
CLRWDT();
ShowString(0, 0);
ShowString(1, 1); // "pass"
ShowString(0, 2);
// 在LCD屏上顯示PASS
CLRWDT();
for (i=0; i!=6; i++)
ScalUarray[i]=IntUarray[i]; // 讀入比例參數(shù)，
CLRWDT();
SaveScal(); // 保存比例參數(shù)
SaveScalFlag(); // 并改寫標(biāo)志
Delay5s();
return;
}
……
}
}
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