一種基于單片機的計算機控制逆變電源軟件設計

一種基于單片機的計算機控制逆變電源軟件設計

林宗洪，佘明輝

(湄洲灣職業技術學院，福建莆田351254)

摘要：設計基于單片機AT89C51為核心設計而成的逆變電源。文章簡述了系統中電壓信號處理電路AT89C51的設計方法，同時，系統的軟件設計采用匯編語言，對單片機進行編程實現各項功能。程序是在Windows XP環境下采用HK-51系列仿真開發系統編寫的，可以對鍵盤輸出的信號進行采集控制。

關鍵詞：計算機控制;逆變電源;單片機;信號處理

收稿日期:2015-01-08

作者簡介:林宗洪(1971-)，男，福建莆田人，講師，碩士，主要從事計算機網絡、軟件工程方面的研究；佘明輝(1965- ),男，福建莆田人，教授，碩士，主要從事隨機多址、網絡通信工程方面的研究。

中圖分類號：TN911文獻標志碼：A

0引言

所謂“綠色照明”——逆變電源，是指高效照明器具，淘汰和替代傳統的低效照明電光源，節約照明用電，減少發電產生的SO2、CO2、NO2等廢氣、塵埃或廢料，建立優質高效、經濟舒適、安全可靠、有益環境和改善人們生活質量、提高工作效率、保護人們身心健康的照明環境，以滿足國民經濟和人民群眾日益增長的對照明質量和照明環境的需要[1-5]。“綠色照明”的內涵可以用高效、節能、環保、健康來概括，核心是節能和環保[6-8]。在保證節能與環保的前提下，“綠色照明”旨在獲得一個良好的照明質量環境，創造一個因地制宜并與周圍景物、自然環境和諧協調的光照條件，讓人們能在適宜光照和良好環境下學習工作和生活。

1系統模型

綠色照明系統是由系統總控制電路、再充電控制電路、電池檢測電路、報警電路和逆變電路等組成。總的方框圖如圖1所示：

圖1　系統的方框圖

在整個系統中MCU監測顯示報警控制電路是總電路的核心，它對各個電路傳過來的信號進行接收處理或發出各種指令和信號使各個小電路開始不同的工作。具體起到了總體控制、監控、顯示、報警和使能等功能。其中，再充電控制電路作用是在有連接電源的情況下，MCU發送一個觸發信號使在充電控制電路工作。MCU是在判斷到蓄電池的容量低于預設值時才會發出觸發信號的，預設值具體多少可以自行設定。電池檢測電路作用是負責對蓄電池容量、溫度、電壓以及電流等參數的檢測，并傳送給MCU。報警電路作用是由MCU控制是否報警。當MCU判斷到電池容量比我們預設的容量報警值小時，單片機發出報警信號。逆變電路由單片機控制其工作，它是一種電源轉換裝置，可將12V或24V的直流電轉換成220V、50Hz的交流電。

2逆變系統軟件設計

逆變電源系統由DC輸入、MOS管推動電路、變壓器、電壓采集電路、電壓信號處理電路AT89C51等組成。信號處理電路圍繞中央處理器進行規律的動作，聽從CPU的命令。系統方框圖如圖2所示：

圖2　逆變系統方框圖

2.1　逆變電路原理

圖3　逆變電路原理圖

逆變電路主要是由R、C自舉振蕩推動MOS管2N3055不斷開關，這樣直流電輸入之后，經過這個MOS管的開關動作，就形成一定的交流特性，經過修正電路修正，就可以得到類似電網上的那種正弦波交流，然后送入一個工頻變壓器，輸入12V輸出則為220V，然后由變壓器輸出送給負載使用。如圖3所示。測量結果如表1所示。其U1為OUT1與OUT2間電壓，U2為OUT2與OUT3間電壓，U3為OUT1與OUT3間電壓，U4為變壓器兩端電壓。

表1　測量數據

2.2　逆變系統軟件設計

圖4　主程序流程圖

主程序設計是主要用于完成整個電路的工作秩序，起到控制的作用。先讀取AD0809轉換結果，并將結果數字處理并調顯示。主程序流程圖如圖4所示。

系統的軟件設計采用匯編語言，對單片機進行編程實現各項功能。程序是在Windows XP環境下采用HK-51系列仿真開發系統編寫的，可以對鍵盤輸出的信號進行采集控制。系統的程序如下:

LED_0 EQU 30H;存放三個數碼管的段碼

LED_1 EQU 31H

LED_2 EQU 32H

ADC EQU 35H；存放轉換后的數據

ST BIT P3.2

OE BIT P3.0

EOC BIT P3.1

ORG 00H

START: MOV LED_0,#00H

MOV LED_1,#00H

MOV LED_2,#00H

MOV DPTR,#TABLE;送段碼表首地址

SETB P3.4

SETB P3.5

CLR P3.6;選擇ADC0808的通道3

WAIT: CLR ST

SETB ST

CLR ST;啟動轉換

JNB EOC,$; 等待轉換結束

SETB OE ; 允許輸出

MOV ADC,P1; 暫存轉換結果

CLR OE;關閉輸出

MOV A,ADC;將AD轉換結果轉換成BCD碼

MOV B,#100

DIV AB

MOV LED_2,A

MOV A,B

MOV B,#10

DIV AB

MOV LED_1,A

MOV LED_0,B

LCALL DISP;顯示AD轉換結果

SJMP WAIT

DISP: MOV A,LED_0;數碼顯示子程序

MOVC A,@A+DPTR

CLR P2.3

MOV P0,A

LCALL DELAY

SETB P2.3

MOV A,LED_1

MOVC A,@A+DPTR

CLR P2.2

MOV P0,A

LCALL DELAY

SETB P2.2

MOV A,LED_2

MOVC A,@A+DPTR

CLR P2.1

MOV P0,A

LCALL DELAY

SETB P2.1

RET

DELAY: MOV R6,#10;延時5毫秒

D1: MOV R7,#250

DJNZ R7,$

DJNZ R6,D1

RET

TABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H

DB 6DH,7DH,07H,7FH,6FH

END

3結語

基于單片機的計算機控制逆變電源，本文在軟件方面基本能夠實現設計任務的要求：其一是輸出AC220V±10% ；其二是輸出端電壓值顯示。逆變器用途廣泛，它可用于各類交通工具，如汽車、各類艦船以及飛行器，在太陽能及風能發電領域，逆變器有著不可替代的作用。隨著技術的發展，用戶在移動中需要使用的電子設備越來越多，逆變能夠隨時為這些設備提供充足的交流電源。

參考文獻:

[1]馬忠梅，馬巖，張凱，等.單片機的C語言應用程序設計[M]. 北京：北京航空航天大學出版社, 1997.

[2]田立，田清，代方震. 51單片機C語言程序設計快速入門[M]. 北京：人民郵電出版,2007.

[3]周志敏,紀愛華.逆變電源實用技術設計與應用[M].北京：中國電力出版社，2005.

[4]劉鳳君.現代逆變技術及應用[M].北京：電子工業出版社，2006.

[5]陳國呈.PWM逆變技術及應用[M].北京：中國電力出版社，2007.

[6]陳道煉.DC-AC逆變技術及其應用[M].北京：機械工業出版社，2003.

[7]曲學基,曲敬鎧,于明揚.逆變技術基礎與應用[M].北京：電子工業出版社，2007.

[8]張洪潤,張亞凡.單片機原理及應用[M].北京：清華大學出版社，2004.

責任編輯：吳旭云

Design for a SCM-based Computer Inverter Power Supply Software

LIN Zonghong, SHE Minghui

(Meizhouwan Vocational Technology College, Putian 351254, China)

Abstract：An inverter power supply based on AT89C51 of SCM is designed. This paper briefly introduces the design method of the voltage signal processing circuit AT89C51 in the system, at the same time, the software design uses the assembly language to program the SCM and achieve various functions. In addition, the program is written by using HK-51 series simulation development system in Windows XP environment, which can collect and control the signal output from the keyboard of the computer.

Keywords：computer-controlled; inverter power supply; SCM; signal processing