鄭州泰格電氣設(shè)備有限公司 河南鄭州 450000

摘要：本文通過對基于單片機(jī)控制的電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理解與認(rèn)知，從單片機(jī)的概念入手，對其各大特征與作用做了一些簡要的介紹與說明，通過現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)信息技術(shù)將其引入通用電力系統(tǒng)，筆者根據(jù)自身的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與所擁有的知識(shí)結(jié)構(gòu)以電力中的照明系統(tǒng)作為例子，主要對其在控制電路方面，怎樣應(yīng)用能夠進(jìn)行電力系統(tǒng)的準(zhǔn)確性定時(shí)控制做了探討與分析，希望初步的研究與分析可以提供一些相關(guān)的信息，以供參考。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；通用電力；控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展速度突飛猛進(jìn)，簡直令人措手不及，筆者就結(jié)合當(dāng)下電子技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)，著重將單片機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用于通用電力方面做了一些初步的方案探討，其主要的著眼點(diǎn)還是在于其在其他行業(yè)的實(shí)踐應(yīng)用所獲得的成果，比起其他的系統(tǒng)而言更為經(jīng)濟(jì)，而且其體積并不大，在功能與作用方面盡顯其優(yōu)勢，因而對其進(jìn)行進(jìn)一步的分析研究，有助于推動(dòng)通用電用系統(tǒng)的改造升級(jí)，而且可以使其在整個(gè)的操作與使用過程中更為簡便，從而節(jié)省人力，提高整個(gè)運(yùn)營效率。

一、概述系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

筆者在本文所采用的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案中選擇的是微控制器MC9S12DG128MCU，在IDE方面，也就是通常所說的軟件集成開發(fā)環(huán)境方面，選擇的是CodeWarrior，在調(diào)試方法方面應(yīng)用BDM在線技術(shù)，而且還選用到了三大模塊，分別是CRG，PWM，ECT（S12單片機(jī)），選擇這些富于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)型的微控制器，方法調(diào)試，以及優(yōu)化的三大模塊，有助于更好的使電力系統(tǒng)的智能化定時(shí)控制得到實(shí)現(xiàn)，從而能夠更好的將理論與實(shí)踐銜接成功，達(dá)到目標(biāo)。

二、從硬件系統(tǒng)方面進(jìn)行構(gòu)建

為了更好的表述設(shè)計(jì)方案，筆者首先對其進(jìn)行系統(tǒng)的整體說明。整個(gè)系統(tǒng)以選擇的微型控制器MC9S12DG128MCU作為控制中心，將三大模塊中的CRG模塊分別與PWM模塊與ECT模塊相聯(lián)，其中將PWM模塊的PPO端與ECT模塊的PBO端，分別接入隔離電路（包括電容與電阻，光電耦合器與可控硅，以及LED燈）中的光電耦合器，路經(jīng)可控硅再與220V的電路相聯(lián)接，從而構(gòu)成一個(gè)硬件系統(tǒng)。以下具體說明。

1、微控制器MC9S12DG128單片機(jī)

單片機(jī)MC9S12DG128特點(diǎn)主要是其內(nèi)資源較為豐富，在集成度方面明顯較高，而且其接口模塊比較多。其之所以具有如此優(yōu)勢，主要是Freescale公司在S12系列中，對其微控制器進(jìn)行了一系列的升級(jí)優(yōu)化，并且是對具有優(yōu)勢的一款的增強(qiáng)型，是十六位的微控制器。其早已被各大行業(yè)所應(yīng)用，如在工業(yè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中應(yīng)用，汽車電子行業(yè)的集成控制系統(tǒng)的應(yīng)用，以及在其他屬于中高檔的機(jī)電產(chǎn)品方面也被廣泛應(yīng)用?？梢哉f其在采用增強(qiáng)型16位S12CPU后，其總線時(shí)鐘頻率已經(jīng)可以不低于25MHz；其內(nèi)在的資源更多；其中的各大模塊也可進(jìn)行邏輯時(shí)鐘頻率的更寬范圍選擇，如同原理所說，其不但支持在線調(diào)試，而且能夠提供出兩個(gè)八路十位精度的A/D轉(zhuǎn)換器等。

2、光電耦合器

所謂電力系統(tǒng)的定時(shí)控制系統(tǒng)就是要利用單片機(jī)的各種功能與作用來實(shí)現(xiàn)其切斷與聯(lián)結(jié)的作用，用專業(yè)術(shù)語來說，就是要在一定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行開關(guān)的閉合，由于其次數(shù)較多，所以說重點(diǎn)就在于對開關(guān)量的控制。但是在實(shí)際上的單片機(jī)的應(yīng)有中，其驅(qū)動(dòng)能力明顯不足，

所以在其整個(gè)的原理設(shè)計(jì)中就要加接驅(qū)動(dòng)接口電路，防止單片機(jī)受到其干擾，因而在其原理的設(shè)計(jì)過程中就要加入隔離電路區(qū)。從而保證單片機(jī)控制性能。由于可控硅所采用的交流強(qiáng)電回路，電壓高，電流大，與單片機(jī)直接進(jìn)行連接，會(huì)對其產(chǎn)生觸電危險(xiǎn)，所以在其中加入光電耦合器，這是由于隔離電路中加光電耦合器可以將單片機(jī)控制信號(hào)與可控硅所觸發(fā)的電路實(shí)行隔離。

光電耦合器也叫光電隔離器，一般簡稱為光耦，英文全稱為optical coupler，通?？s寫為OC。顧名思義可知其主要是采用光作為媒介，將所有信號(hào)進(jìn)行傳輸。而且由于其自身性能因素的決定因子，其對于輸入的電信號(hào)和輸出的電信號(hào)都表現(xiàn)出了較為顯著的隔離作用。使得單片機(jī)在整個(gè)的電力硬件系統(tǒng)中可以處于良好的狀態(tài)，不易因與可控硅的直接聯(lián)結(jié)而發(fā)生故障。由于在各種電路中的廣泛應(yīng)用，其實(shí)踐已經(jīng)證明了自身在隔離時(shí)所起的有效性作用。其構(gòu)成要素主要有光的發(fā)射與接收，電信號(hào)的放大。

3、可控硅

通常所說的晶閘管就是可控硅的別名。其有單向的，雙向的，還有光控的，逆導(dǎo)的，可關(guān)斷的，快速的等等。實(shí)際上來講，其主要的意思就是指一種開關(guān)，比如拿雙向晶閘管來說，就是在普通晶閘管的基礎(chǔ)之上發(fā)展成形，其不但可以取代兩個(gè)反極性并聯(lián)的晶閘管，只要求一個(gè)觸發(fā)電路，因而從其整個(gè)的作用方面來說較為理想。

4、系統(tǒng)與外部的聯(lián)結(jié)

基于單片機(jī)控制的通用電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，控制系統(tǒng)與外部的電路連接方面也是其重要的關(guān)鍵點(diǎn)。其中的指示燈在亮?xí)r，表示其光電耦合器正在進(jìn)行正常的工作。如果其未亮，就表明其出現(xiàn)了問題。本文所選用的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所采用的電容耐壓值為六百三十伏特，而可控硅的型號(hào)為BTA16，通常為了防止其經(jīng)過的電流過大，要在其上再進(jìn)行一個(gè)電容的并聯(lián)，從而防止可控硅的損壞。在其試驗(yàn)階段，可以將高壓用電線路用燈泡代替。在電阻的選擇方面與保險(xiǎn)絲的選擇方面，必須依照所做系統(tǒng)在試驗(yàn)階段所采用的各種材料來決定。

三、從系統(tǒng)軟件方面進(jìn)行構(gòu)建

如同上面所說，筆者在整個(gè)的電力系統(tǒng)的定時(shí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面選用了CodeWarrior軟件，并且以C語言與匯編語言二者混合的方式來時(shí)進(jìn)行編程。本文選用的是3.1forHCS12版本，而單片機(jī)嵌入式應(yīng)用開發(fā)的軟件包主要是針對于HC12或S12為核心的中央處理器。采用S12系列的背景調(diào)試模式，也就是在BDM模塊中進(jìn)行一些功能的實(shí)現(xiàn)，比如應(yīng)用程序的下載，在線更新，動(dòng)態(tài)調(diào)試等，還有就是對于單片機(jī)內(nèi)部資源的調(diào)配以及及時(shí)的問題或漏洞修復(fù)，選用市場中的一般性背景調(diào)試器即可。

1、從程序源代碼來構(gòu)建

總體來說就是通過PC機(jī)，將程序從磁盤上錄入并建立環(huán)境，在有操作系統(tǒng)的情況下如上進(jìn)行，而如果是嵌入式系統(tǒng)，那么肯定會(huì)出現(xiàn)由于缺少操作系統(tǒng)而不能直接進(jìn)行操作，因此，要通過程序員來完成其程序啟動(dòng)。從程序運(yùn)行方面來看，其并非直接去調(diào)用main（）函數(shù)，還要通過啟動(dòng)代碼來調(diào)用，只有在完成啟動(dòng)后，其才能夠執(zhí)行用戶程序。選用S12，就是由于其啟動(dòng)代碼較為簡便易于操作的優(yōu)點(diǎn)。其主要的操作只需要初始化堆棧，硬件，然后直接跳入main（）函數(shù)即可。程序代碼的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，但當(dāng)其一旦寫入就能夠使執(zhí)行更為簡便。

2、ETC程序代碼