PIC16F877A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PIC8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)?，F(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(shí)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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)
異常計(jì)時(shí)中
異常計(jì)時(shí)完成，啟動電機(jī)
常用電源正常，停止并恢復(fù)計(jì)時(shí)器
備用電源異常，停止并恢復(fù)計(jì)時(shí)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(shí)
正常計(jì)時(shí)完成，啟動電機(jī)
常用電源異常，停止計(jì)時(shí)
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(shí)
異常計(jì)時(shí)中
異常計(jì)時(shí)完成，啟動電機(jī)
常用電源正常，停止并恢復(fù)計(jì)時(shí)器
備用電源異常，停止并恢復(fù)計(jì)時(shí)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(shí)
計(jì)時(shí)中
計(jì)時(shí)完成，啟動電機(jī)
備用電源正常，停止并恢復(fù)計(jì)時(shí)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(shí)
異常計(jì)時(shí)中
異常計(jì)時(shí)完成，啟動發(fā)電機(jī)
發(fā)電機(jī)啟動等待時(shí)間，計(jì)時(shí)中
發(fā)電機(jī)等待時(shí)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(shí)，并恢復(fù)計(jì)時(shí)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(shí)開始
計(jì)時(shí)中，
正常計(jì)時(shí)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(shí)，并恢復(fù)計(jì)時(shí)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：
……
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(jié)操作
staticvoidCheckVolErr(unsignedchari)
//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
{
……
}
staticvoidStartTurn(unsignedcharbi)
//bi=0，轉(zhuǎn)到常用電源
//bi=1，轉(zhuǎn)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(shù)1
unsignedcharj,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(shí)器標(biāo)記
}
else
{
if(bVolErrCnting==0)
{
di();
CLRWDT();
VolErrCnt=(unsignedint)LimParams.cc[j]*TiScale;
//預(yù)設(shè)異常計(jì)時(shí)器的初值
ei();
bVolErrCnting=1;
return;
}
}
if(VolErrFlag[k].cc!=0)
bVolErrCnting=0;
if(bVolErrCntingVolErrCnt==0)
{//啟動轉(zhuǎn)換動作
bVolErrCnting=0;
bBkOpen1=k;
CLRWDT();
StartTurn(k);
}
}
staticvoidCheckVol2()
{//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(shí)器標(biāo)記
}
else
{
if(bVolErrCnting==0)
{
di();
CLRWDT();
VolErrCnt=(unsignedint)LimParams.Para.Trn*TiScale;
//預(yù)設(shè)異常計(jì)時(shí)器的初值
ei();
bVolErrCnting=1;
return;
}
}
if(bVolErrCntingVolErrCnt==0)
{//啟動轉(zhuǎn)換動作
bVolErrCnting=0;
CLRWDT();
bBkOpen1=0;
StartTurn(0);
}
}
staticvoidCheckVol3()
{//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(shí)器標(biāo)記
bDJstarting=0;
}
else
{
if(bVolErrCnting==0)
{
di();
CLRWDT();
VolErrCnt=(unsignedint)LimParams.Para.Tnr*TiScale;
//預(yù)設(shè)異常計(jì)時(shí)器的初值
ei();
bVolErrCnting=1;
return;
}
}
if(bVolErrCntingbDJstarting==0VolErrCnt==0)
{
di();
CLRWDT();
DJstartCnt=(unsignedint)LimParams.Para.T1*TiScale;
//預(yù)設(shè)發(fā)電機(jī)啟動的等待計(jì)時(shí)器的初值
ei();
CLRWDT();
bDJstarting=1;
return;
}
if(bDJstartingDJstartCnt==0)
{//啟動轉(zhuǎn)換動作
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(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。
……
voidmain()
{
……
ReadScal();
……
while(1)
{
……

……
}
}
……
staticvoidKeyProc()
{……
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;
}
……
}
}