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基于PIC單片機(jī)的交流電源掉電檢測(cè)系統(tǒng)

企業(yè)：控制網(wǎng) 行業(yè)：安防
點(diǎn)擊數(shù)：2361 發(fā)布時(shí)間：2006-07-26 08:42:48
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電力系統(tǒng)中會(huì)發(fā)生三相電源掉電的事故。本文介紹了在電力系統(tǒng)中交流電源掉電的一種檢測(cè)方法以及基于PIC單片機(jī)的數(shù)據(jù)保護(hù)采集系統(tǒng)的典型設(shè)計(jì)。對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的硬件和軟件部分進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明。對(duì)類似其他系統(tǒng)有參考意義。

1、引言

在電力系統(tǒng)中，三相交流電源發(fā)生一相或多相掉電是十分惡劣的事件，有可能對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，影響正常的生產(chǎn)生活，若能在掉電時(shí)及時(shí)檢測(cè)到電源的跌落，并將掉電時(shí)間、上電的時(shí)間等系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)保存在由備用電池供電的RAM中，則在供電恢復(fù)后可以保證系統(tǒng)的繼續(xù)正常工作。本文所介紹的系統(tǒng)就是能完成上述的各項(xiàng)功能。

2、系統(tǒng)的總體硬件設(shè)計(jì)

以下是系統(tǒng)的主要硬件部分：

圖 1 系統(tǒng)的電源

圖1是給檢測(cè)系統(tǒng)的單片機(jī)供電的電路部分的原理圖，交流經(jīng)過(guò)一個(gè)變比合適的變壓器接給整流橋的兩端，整流橋D4將交流7.5V整為直流10V左右，電容作用之一是用來(lái)濾波，保證直流電壓的平穩(wěn)，之二是用來(lái)儲(chǔ)能，保證在缺相、停電后，還有足夠的電能供單片機(jī)完成保存數(shù)據(jù)的工作。穩(wěn)壓芯片7805將直流電壓穩(wěn)定在5V，給各種芯片供電。

圖2是三相電源掉電檢測(cè)的主電路，三相電源如上圖所示接成星型，三只光耦用來(lái)檢測(cè)缺相情況，當(dāng)三相電正常時(shí)，三只光耦互差120度交替導(dǎo)通，圖中標(biāo)注的VT端將始終保持低電平，一旦發(fā)生缺相情況，VT端將出現(xiàn)高電平，觸發(fā)單片機(jī)的外中斷，記錄下停電時(shí)間。等VT端恢復(fù)低電平，單片機(jī)將檢測(cè)10秒，若10秒鐘完全是低電平，則認(rèn)為已經(jīng)來(lái)電，記錄下來(lái)電時(shí)間。原邊電阻用來(lái)給光耦原邊限流，二極管用于給負(fù)半周電壓續(xù)流。

圖3是PIC單片機(jī)系統(tǒng)與時(shí)鐘芯片DS12887以及液晶顯示模塊的接口電路的框圖。PIC單片機(jī)管腳AD0~AD7的管腳是雙向數(shù)據(jù)端口，同時(shí)連著時(shí)鐘芯片DS12887和液晶的數(shù)據(jù)線。RD，CS，ALE，RW是時(shí)鐘的讀寫控制線，E1，E2，RW是液晶的讀寫控制線。

圖2 掉電檢測(cè)電路

圖3 單片機(jī)系統(tǒng)的框圖

3、 PIC單片機(jī)、時(shí)鐘芯片DS12887以及液晶模塊

PIC單片機(jī)是美國(guó)Microship公司的產(chǎn)品，具有很高的性價(jià)比，采用類－精簡(jiǎn)指令集（RISC-like）,指令高效容易學(xué)習(xí)和開發(fā)。PIC16C62是屬于PIC16C6X系列8位的微控制器，具有14位字長(zhǎng)的指令，8位字長(zhǎng)的數(shù)據(jù)，有中斷能力，對(duì)數(shù)據(jù)和指令都有直接、間接和相對(duì)尋址方式。具有較強(qiáng)的I/O驅(qū)動(dòng)能力。PIC16C62有PORTA、PORTB、PORTC三組O/I口，PORTA是6位寬帶鎖存器的I/O口，PORTB是一個(gè)8位雙向可編程I/O口，PORTC也是一個(gè)8位雙向可編程I/O口。在這個(gè)系統(tǒng)中PORTC被用來(lái)與AD0~AD7相連，即用來(lái)做系統(tǒng)的地址數(shù)據(jù)總線，而PORTA與PORTB被用來(lái)做時(shí)鐘芯片的讀寫和控制線，以及液晶顯示模塊的讀寫和片選線。
DS12887 是一種高性能的時(shí)鐘芯片，為24 引腳DIP 封裝形式。其自帶晶體振蕩器和

電池，在沒有外部電源的情況下可工作10 年。內(nèi)建128 字節(jié)RAM，其中14 字節(jié)時(shí)鐘控制

寄存器，114 字節(jié)通用RAM在掉電的情況下也可以保存，因此掉電時(shí)間以及上電時(shí)間等重要數(shù)據(jù)可以保存在DS12887的通用RAM中。
DS12887 的地址/數(shù)據(jù)總線分時(shí)復(fù)用，使其與PIC系列單片機(jī)的接口相當(dāng)容易。實(shí)時(shí)鐘DS12887 提供給微處理器的接口信號(hào)除AD0～AD7 共8 根地址數(shù)據(jù)線外，還有ALE、、、、MOT、和IRQ（），其中MOT 為接口方式選擇信號(hào)，可選用INTEL 方式或MODTOROLA 方式。不同方式下引腳定義如表1，接口時(shí)序如圖4所示。

表1 DS12887 引腳定義

對(duì)圖4的時(shí)序圖進(jìn)行分。通常情況下，即非讀非寫周期中，ALE、、、均為高電平，AD0-AD8 為三態(tài)。當(dāng)讀周期來(lái)臨時(shí)，先變低，即片選有效。接下來(lái)地址信息出現(xiàn)在地址數(shù)據(jù)線AD0-AD8 上，然后鎖存信號(hào)線ALE變低，在ALE 變低的時(shí)刻，該地址信息被鎖存。之后讀信號(hào)變低電平為有效，DS12887內(nèi)部RAM 所對(duì)應(yīng)地址上的數(shù)據(jù)會(huì)并行出現(xiàn)在地址數(shù)據(jù)線上。
讀信號(hào)變高的時(shí)候，數(shù)據(jù)被微控制器獲得。最后，ALE、均被恢復(fù)為高電平。寫周期時(shí)序過(guò)
程與讀周期類似，讀者可自行分析。

液晶模塊采用12232的液晶模塊，可顯示7.52行，有兩個(gè)SED1520控制器控制。SED1520液晶顯示驅(qū)動(dòng)器是一種點(diǎn)陣圖形式液晶顯示驅(qū)動(dòng)器，它可直接與8位微處理器相連，集行、列驅(qū)動(dòng)器與控制器于一體，因此使用起來(lái)十分方便，廣泛引用于小規(guī)模液晶顯示模塊。 SED1520內(nèi)部的RAM中的1位數(shù)據(jù)控制液晶屏上一個(gè)點(diǎn)的亮滅狀態(tài)。SED1520內(nèi)部的RAM容量為2560，具有16個(gè)行驅(qū)動(dòng)口和61個(gè)列驅(qū)動(dòng)口，因此122 32的液晶模塊需要兩塊SED1520來(lái)控制，在控制時(shí)一定要注意是需要控制哪一塊SED1520，選中相應(yīng)的片選端。

此外還有一個(gè)簡(jiǎn)易鍵盤，來(lái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)之間的界面。

4．系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

主程序流程中斷程序流程

5．結(jié)語(yǔ)

這種基于單片機(jī)系統(tǒng)的電源調(diào)電檢測(cè)系統(tǒng)準(zhǔn)確、可靠。該系統(tǒng)具有很高的性價(jià)比，目前在生長(zhǎng)和生活中已經(jīng)廣泛使用，工作正常。

參考文獻(xiàn)：

[1] 竇振中. PIC系列單片機(jī)原理和程序設(shè)計(jì)

[2] MAXIM DS12887 REAL-TIME CLOCL DATASHEET

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