PIC16F877A單片機在智能雙電源裝置中的應用

1.智能雙電源裝置的簡(jiǎn)介

隨著(zhù)對供電可靠性的要求也越來(lái)越高，很多場(chǎng)合用兩路電源來(lái)保證供電的可靠性。當常用電源異常，智能雙電源裝置能自動(dòng)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。在醫院、賓館和礦山等有廣泛的應用。

智能雙電源裝置由開(kāi)關(guān)本體和控制器兩部分組成。開(kāi)關(guān)本體由電機通過(guò)機械聯(lián)鎖機構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?？刂破魍ㄟ^(guò)對電壓的采樣來(lái)判斷電源是否異常，如果出現異常應產(chǎn)生相應的切換。

2.PIC16F877A的簡(jiǎn)介

美國Microchip公司的PIC8位單片機其生產(chǎn)史11年，但現在其產(chǎn)量已躍居世界第二位(僅次于Motorola公司)?，F在PIC單片機的品種已超過(guò)120種。PIC單片機是RISC結構的單片機，具有高速處理數據的特性(執行速度可達120ns)。PIC16F877A內部自帶看門(mén)狗、256Bytes的EEPROM、8路AD功能、ISP功能和寬電壓工作，工作可靠，能很好的適應智能雙電源裝置應用開(kāi)發(fā)。

3.在8位單片機中在PIC與51系列單片機的比較

PIC的堆棧結構是硬件固定的，PIC16F877A有8級深度的硬件堆棧，51系列單片機的堆棧結構是在RAM區，由程序指定SP的開(kāi)始位置。

PIC的RAM區每個(gè)Byte的位都可以尋址，有4條專(zhuān)用的位操作指令和2條移位指令。51系列單片機的只有0x20到0x2F的Bytes的位是可以尋址，有17條專(zhuān)用的位操作指令和4條移位指令。

PIC的ROM和RAM是采用“頁(yè)”結構的，每頁(yè)為512個(gè)Bytes，通過(guò)STATUS的位來(lái)選擇不同的頁(yè)，在程序調用和變量尋址的時(shí)候，要先確定目標的頁(yè)，使有起來(lái)不是很方便。51系列單片機的ROM是可以在64K范圍內尋址的，可程序直接尋址調用；RAM在0到0x7F可以直接尋址或間接尋址，0x80以上地址的RAM(包括擴展的RAM)只有間接尋址。

4.智能雙電源裝置的動(dòng)作處理

雙電源控制器的有三種控制方式，自投自復方式、自投不自復方式和發(fā)電機方式。
自投自復式方式：如果常用電源被檢測到出現偏差時(shí)，則自動(dòng)將負載從常用電源轉換至備用電源；如果常用電源恢復正常時(shí)，則自動(dòng)將負載返回換接到常用電源。
自投不自復式方式：如果常用電源被檢測到出現偏差時(shí)，則自動(dòng)將負載從常用電源轉換至備用電源；如果常用電源恢復正常時(shí)，不能自動(dòng)將負載返回換接到正常電源供電。除非備用電源出現異常才進(jìn)行轉換。

發(fā)電機方式：如果常用電源被檢測到出現偏差時(shí)，發(fā)出發(fā)電指令請求發(fā)電。當發(fā)電電壓達到額定電壓時(shí)，先從電網(wǎng)斷開(kāi)負載電路，自動(dòng)轉換到發(fā)電電源供電；當常用電源恢復正常后，則又自動(dòng)返回換接到正常電源供電，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(jiǎn)述：

自投自復方式在常用電源合閘狀態(tài)，
常用電源出現異常，進(jìn)行計時(shí)
異常計時(shí)中
異常計時(shí)完成，啟動(dòng)電機
常用電源正常，停止并恢復計時(shí)器
備用電源異常，停止并恢復計時(shí)器
自投自復方式在備用電源合閘狀態(tài)，
常用電源出現正常
正常計時(shí)
正常計時(shí)完成，啟動(dòng)電機
常用電源異常，停止計時(shí)
自投不自復方式在常用電源合閘狀態(tài)，
常用電源出現異常，進(jìn)行計時(shí)
異常計時(shí)中
異常計時(shí)完成，啟動(dòng)電機
常用電源正常，停止并恢復計時(shí)器
備用電源異常，停止并恢復計時(shí)器
自投不自復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)行計時(shí)
計時(shí)中
計時(shí)完成，啟動(dòng)電機
備用電源正常，停止并恢復計時(shí)器
發(fā)電機方式在常用電源合閘狀態(tài)，
常用電源出現異常，進(jìn)行計時(shí)
異常計時(shí)中
異常計時(shí)完成，啟動(dòng)發(fā)電機
發(fā)電機啟動(dòng)等待時(shí)間，計時(shí)中
發(fā)電機等待時(shí)間完成，啟動(dòng)電機，進(jìn)行切換動(dòng)作
常用電源正常，停止任何計時(shí)，并恢復計時(shí)器
發(fā)電機方式在備用電源合閘狀態(tài)，
常用電源正常，計時(shí)開(kāi)始
計時(shí)中，
正常計時(shí)完成，啟動(dòng)電機，進(jìn)行切換動(dòng)作
常用電源異常，停止計時(shí)，并恢復計時(shí)器
如何把這些相近的操作歸納成相同的函數進(jìn)行處理，才可以節約程序代碼。我把這些操作歸納成如下程序：
……
typedefunion
{
unsignedcharcc;
struct
{
unsignedcharbit0:1;
unsignedcharbit1:1;
unsignedcharbit2:1;
unsignedcharbit3:1;
unsignedcharbit4:1;
unsignedcharbit5:1;
unsignedcharbit6:1;
unsignedcharbit7:1;
}Bits;
}Char_Bit;
Char_BitVolErrFlag[2];//可以用位或字節操作
staticvoidCheckVolErr(unsignedchari)
//I=0,檢查常用電源的電壓，更新缺相，欠壓和過(guò)壓標志位
//I=1,檢查備用電源的電壓，更新缺相，欠壓和過(guò)壓標志位
{
……
}
staticvoidStartTurn(unsignedcharbi)
//bi=0，轉到常用電源
//bi=1，轉到備用電源
{
……
}
staticvoidCheckVol1(unsignedchari)
//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1
unsignedcharj,k;
if(i==0)
{
j=0;
k=1;
}
else
{
j=1;
k=0;
}
if(VolErrFlag[j].cc==0)
{
bVolErrCnting=0;//恢復異常計時(shí)器標記
}
else
{
if(bVolErrCnting==0)
{
di();
CLRWDT();
VolErrCnt=(unsignedint)LimParams.cc[j]*TiScale;
//預設異常計時(shí)器的初值
ei();
bVolErrCnting=1;
return;
}
}
if(VolErrFlag[k].cc!=0)
bVolErrCnting=0;
if(bVolErrCntingVolErrCnt==0)
{//啟動(dòng)轉換動(dòng)作
bVolErrCnting=0;
bBkOpen1=k;
CLRWDT();
StartTurn(k);
}
}
staticvoidCheckVol2()
{//電壓判斷，處理函數2
if(VolErrFlag[0].cc!=0)
{
bVolErrCnting=0;//恢復異常計時(shí)器標記
}
else
{
if(bVolErrCnting==0)
{
di();
CLRWDT();
VolErrCnt=(unsignedint)LimParams.Para.Trn*TiScale;
//預設異常計時(shí)器的初值
ei();
bVolErrCnting=1;
return;
}
}
if(bVolErrCntingVolErrCnt==0)
{//啟動(dòng)轉換動(dòng)作
bVolErrCnting=0;
CLRWDT();
bBkOpen1=0;
StartTurn(0);
}
}
staticvoidCheckVol3()
{//電壓判斷，處理函數3
if(VolErrFlag[0].cc==0)
{
bVolErrCnting=0;//恢復異常計時(shí)器標記
bDJstarting=0;
}
else
{
if(bVolErrCnting==0)
{
di();
CLRWDT();
VolErrCnt=(unsignedint)LimParams.Para.Tnr*TiScale;
//預設異常計時(shí)器的初值
ei();
bVolErrCnting=1;
return;
}
}
if(bVolErrCntingbDJstarting==0VolErrCnt==0)
{
di();
CLRWDT();
DJstartCnt=(unsignedint)LimParams.Para.T1*TiScale;
//預設發(fā)電機啟動(dòng)的等待計時(shí)器的初值
ei();
CLRWDT();
bDJstarting=1;
return;
}
if(bDJstartingDJstartCnt==0)
{//啟動(dòng)轉換動(dòng)作
CLRWDT();
bVolErrCnting=0;
bBkOpen1=1;
StartTurn(1);
}
}
……
voidmain()
{
……
if(bBkOpen1)
{//在備用電源合閘狀態(tài)
if(LimParams.Para.JobType==1)
{//自投不自復方式
CheckVol1(1);
}
else
{//自投不自復或發(fā)電機方式
CheckVol2();
}
}
else
{//在常用電源合閘狀態(tài)
if(LimParams.Para.JobType==2)
{//發(fā)電機工作方式
CheckVol3();
}
else
{//自投自復或自投不自復方式
CheckVol1(0);
}
}
……
}
5.智能雙電源裝置的電壓采樣的校準
在實(shí)際生產(chǎn)中，由于采樣電阻的誤差，所以在相同的校準電壓輸入，單片機采樣到的AD值是不一樣的。如何設定AD值和校準電壓的校準比例，是一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題，校準比例不能在程序編譯中固定下來(lái)，因為這樣會(huì )有較大的誤差，即使改用精密電阻來(lái)采樣，誤差也不能減低很多。我在應用中采用的方法是：提高采樣電路的線(xiàn)性度，使其在不同電壓下的校準比例有很好的一致性（在解決了溫升的問(wèn)題后,這點(diǎn)是可以做到的）；在采樣電路輸入校準電壓，輸入設置密碼后，單片機自動(dòng)計算校準比例，并把校準比例進(jìn)行保存。
……
voidmain()
{
……
ReadScal();
……
while(1)
{
……

……
}
}
……
staticvoidKeyProc()
{……
if(SetKey==0)
{
……
if(bSecPass==1)
{
//設電壓
if(ReadScalFlag()!=0)
return;
//如果已設定了比例，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，
CLRWDT();
SaveScal();//保存比例參數
SaveScalFlag();//并改寫(xiě)標志
Delay5s();
return;
}
……
}
}