一种基于单片机的计算机控制逆变电源软件设计

一种基于单片机的计算机控制逆变电源软件设计

林宗洪，佘明辉

(湄洲湾职业技术学院，福建莆田351254)

摘要：设计基于单片机AT89C51为核心设计而成的逆变电源。文章简述了系统中电压信号处理电路AT89C51的设计方法，同时，系统的软件设计采用汇编语言，对单片机进行编程实现各项功能。程序是在Windows XP环境下采用HK-51系列仿真开发系统编写的，可以对键盘输出的信号进行采集控制。

关键词：计算机控制;逆变电源;单片机;信号处理

收稿日期:2015-01-08

作者简介:林宗洪(1971-)，男，福建莆田人，讲师，硕士，主要从事计算机网络、软件工程方面的研究；佘明辉(1965- ),男，福建莆田人，教授，硕士，主要从事随机多址、网络通信工程方面的研究。

中图分类号：TN911文献标志码：A

0引言

所谓“绿色照明”——逆变电源，是指高效照明器具，淘汰和替代传统的低效照明电光源，节约照明用电，减少发电产生的SO2、CO2、NO2等废气、尘埃或废料，建立优质高效、经济舒适、安全可靠、有益环境和改善人们生活质量、提高工作效率、保护人们身心健康的照明环境，以满足国民经济和人民群众日益增长的对照明质量和照明环境的需要[1-5]。“绿色照明”的内涵可以用高效、节能、环保、健康来概括，核心是节能和环保[6-8]。在保证节能与环保的前提下，“绿色照明”旨在获得一个良好的照明质量环境，创造一个因地制宜并与周围景物、自然环境和谐协调的光照条件，让人们能在适宜光照和良好环境下学习工作和生活。

1系统模型

绿色照明系统是由系统总控制电路、再充电控制电路、电池检测电路、报警电路和逆变电路等组成。总的方框图如图1所示：

图1　系统的方框图

在整个系统中MCU监测显示报警控制电路是总电路的核心，它对各个电路传过来的信号进行接收处理或发出各种指令和信号使各个小电路开始不同的工作。具体起到了总体控制、监控、显示、报警和使能等功能。其中，再充电控制电路作用是在有连接电源的情况下，MCU发送一个触发信号使在充电控制电路工作。MCU是在判断到蓄电池的容量低于预设值时才会发出触发信号的，预设值具体多少可以自行设定。电池检测电路作用是负责对蓄电池容量、温度、电压以及电流等参数的检测，并传送给MCU。报警电路作用是由MCU控制是否报警。当MCU判断到电池容量比我们预设的容量报警值小时，单片机发出报警信号。逆变电路由单片机控制其工作，它是一种电源转换装置，可将12V或24V的直流电转换成220V、50Hz的交流电。

2逆变系统软件设计

逆变电源系统由DC输入、MOS管推动电路、变压器、电压采集电路、电压信号处理电路AT89C51等组成。信号处理电路围绕中央处理器进行规律的动作，听从CPU的命令。系统方框图如图2所示：

图2　逆变系统方框图

2.1　逆变电路原理

图3　逆变电路原理图

逆变电路主要是由R、C自举振荡推动MOS管2N3055不断开关，这样直流电输入之后，经过这个MOS管的开关动作，就形成一定的交流特性，经过修正电路修正，就可以得到类似电网上的那种正弦波交流，然后送入一个工频变压器，输入12V输出则为220V，然后由变压器输出送给负载使用。如图3所示。测量结果如表1所示。其U1为OUT1与OUT2间电压，U2为OUT2与OUT3间电压，U3为OUT1与OUT3间电压，U4为变压器两端电压。

表1　测量数据

2.2　逆变系统软件设计

图4　主程序流程图

主程序设计是主要用于完成整个电路的工作秩序，起到控制的作用。先读取AD0809转换结果，并将结果数字处理并调显示。主程序流程图如图4所示。

系统的软件设计采用汇编语言，对单片机进行编程实现各项功能。程序是在Windows XP环境下采用HK-51系列仿真开发系统编写的，可以对键盘输出的信号进行采集控制。系统的程序如下:

LED_0 EQU 30H;存放三个数码管的段码

LED_1 EQU 31H

LED_2 EQU 32H

ADC EQU 35H；存放转换后的数据

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;送段码表首地址

SETB P3.4

SETB P3.5

CLR P3.6;选择ADC0808的通道3

WAIT: CLR ST

SETB ST

CLR ST;启动转换

JNB EOC,$; 等待转换结束

SETB OE ; 允许输出

MOV ADC,P1; 暂存转换结果

CLR OE;关闭输出

MOV A,ADC;将AD转换结果转换成BCD码

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;显示AD转换结果

SJMP WAIT

DISP: MOV A,LED_0;数码显示子程序

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;延时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结语

基于单片机的计算机控制逆变电源，本文在软件方面基本能够实现设计任务的要求：其一是输出AC220V±10% ；其二是输出端电压值显示。逆变器用途广泛，它可用于各类交通工具，如汽车、各类舰船以及飞行器，在太阳能及风能发电领域，逆变器有着不可替代的作用。随着技术的发展，用户在移动中需要使用的电子设备越来越多，逆变能够随时为这些设备提供充足的交流电源。

参考文献:

[1]马忠梅，马岩，张凯，等.单片机的C语言应用程序设计[M]. 北京：北京航空航天大学出版社, 1997.

[2]田立，田清，代方震. 51单片机C语言程序设计快速入门[M]. 北京：人民邮电出版,2007.

[3]周志敏,纪爱华.逆变电源实用技术设计与应用[M].北京：中国电力出版社，2005.

[4]刘凤君.现代逆变技术及应用[M].北京：电子工业出版社，2006.

[5]陈国呈.PWM逆变技术及应用[M].北京：中国电力出版社，2007.

[6]陈道炼.DC-AC逆变技术及其应用[M].北京：机械工业出版社，2003.

[7]曲学基,曲敬铠,于明扬.逆变技术基础与应用[M].北京：电子工业出版社，2007.

[8]张洪润,张亚凡.单片机原理及应用[M].北京：清华大学出版社，2004.

责任编辑：吴旭云

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