单片机控制可控硅.docx

1、单片机控制可控硅1调光控制器设计在日常生活中，我们常常需要对灯光的亮度进行调节。本调光控 制器通过单片机控制双向可控硅的导通来实现口炽灯（纯阻负载）亮 度的调整。双向可控硅的特点是导通后即使触发信号去掉，它仍将保 持导通；当负载电流为零（交流电压过零点）时，它会自动关断。所 以需要在交流电的每个半波期间都要送出触发信号，触发信号的送出 时间就决定了灯泡的亮度。调光的实现方式就是在过零点后一段时间才触发双向可控硅开 关导通，这段时间越长，可控硅导通的时间越短，灯的亮度就越低； 反之，灯就越亮。这就要求要提取出交流电压的过零点，并以此为基础，确定触发 信号的送出时间，达到调光的目的。11硬件部分本

2、调光控制器的框图如下:图1调光控制器框图查看原图（大图）控制部分：为了便于灵活设计，选择可多次写入的可编程器件，这 里选用的是ATMEL的AT89C51单片机。驱动部分：由于要驱动的是交流，所以可以用继电器或光耦+可 控硅（晶闸管SCR）来驱动。继电器由于是机械动作，响应速度慢, 不能满足其需要。可控硅在电路中能够实现交流电的无触点控制，以 小电流控制大电流，并且不象继电器那样控制时有火花产生，而且动 作 快、寿命长、可靠性高。所以这里选用的是可控硅。负载部分：木电路只能控制白炽灯（纯阻负载）的亮度。12软件部分要控制的对象是50Hz的正弦交流电，通过光耦取岀其过零点的 信号（同步信号），将这

3、个信号送至单片机的外中断，单片机每接收 到这个同步信号后启动一个延时程序，延时的具体时间由按键来改 变。当延时结束时，单片机产生触发信号，通过它让可控硅导通，电 流经 过可控硅流过口炽灯，使灯发光。延时越长，亮的时间就越短， 灯的亮度越暗（并不会有闪烁的感觉，因为重复的频率为100H乙 且人的视觉有暂留效应）。由于延时的长短是由按键决定的，所以实 际上就是按键控制了光的强弱。理论上讲，延时时间应该可以是010ms内的任意值。在程 序中，将一个周期均分成N等份，每次按键只需要去改变其等份数，在这里，N越大越好，但由于受到单片机本身的限制和基于实际 必要性的考虑，只需要分成大约100份左右即可，实

4、际采用的值是 95o可控硅的触发脉冲宽度要根据具体的光耦结合示波器观察而定， 在木设计中取20 pso程序中使用T1来控制这个时间。对两个调光按键的处理有两种方式：一种是每次按键，无论时间 的长短，都只调整一个台阶(亮或暗)；另一种是随按键时间的不同， 调整方法不同：短按只调整一个台阶，长按可以连续调整。如前而所 述，由于本设计中的台阶数为95(N=95),如果使用前一种方式，操 作太麻烦，所以用后者较为合理。2各单元电路及说明21交流电压过零点信号提取交流电压过零点信号提取电路如图2所示，图中的同步信号就是 我们需要的交流电压过零点信号。各部分波形如图3所示。图2过零点信号（同步信号）提取电

5、路图3过零点信号（同步信号）波形图查看原图（大图）图中整流后波形中的水平虚线表示光藕P52I输入二极管的门限 电压。P521是TLP521的简称，下图是其引脚图。引脚图中器件名 的后缀“畀”表示包含一组光藕。&32. 2主控单元查看原图（大图）主控单元以AT89C51单片机为核心，交流电压过零点信号提取 电路中产生的同步信号SYN接到AT89C5I的INTO,此信号的下降 沿将使AT89-C51产生中断，以此为延时时间的起点。三个按键只用于控制一路灯：一个为开关，另外两个分别为提高 亮度和降低亮度。74HC573用于输岀控制可控硅的导通的触发信号。220V交流主电源导通区间、同步信号和触发信号

6、的时序关系如图6所示。触发信号图6主电源导通区间、同步信号和触发信号时序图杳看原图（大图）图中的阴影部分表示可控硅的导通区间，它的大小决定了灯的亮 度。改变延时时间可改变触发信号和同步信号的相位关系，也改变了 可控硅的导通区间的大小，达到调光的目的。查看原图（大图）2. 3驱动单元图中，L1_D是单片机输出的触发信号，该信号通过光控可控硅去驱动可控硅T435。受控的白炽灯接在LI和零线（图中未画出）之 间。MOC3022是DIP-6封装的光控可控硅。其1、2脚分别为二极 管的正、负极：4、6脚为输岀回路的两端；3、5脚不用连接。如图8所示。查看原图（大图）T435-400是可控硅，“4”表示主回路电流是4A： “35”表示触发 端的最大电流是35mA, 一般该端有最大电流的5%就可保证可靠 地触 发。T435-400外型图如图9所示。3程序流程图图10思序流程图查看原图（大图）4结束语本控制器使用了三个开关控制一路灯，主要是为了在教学过程中 降低难度。也可改为一个开关控制一路灯，比如短按为开、关，第一 次长按为降低亮度，连续的第二次长按为提高亮度等。电路不用改 动，只需修改程序即可。学生通过制作该调光控制器，可以掌握单片机、光藕和可控硅等 方而的知识和使用技能，特别是后两者，学生较少接触。由于该调光 控制器调光的效果比较好，对提高学生的学习兴趣有很大帮助，教学 效果良好。