可控硅角控制课程设计.docVIP

课 程 设 计 报 告 课题：可控硅导通角控制 设计者： 班级： 学号： 指导老师： 摘要 设计以AT89C2051为核心实现对可控硅导通角的控制，通过光耦TLP521组成的电路来产生过零信号，用7805设计电源模块为单片机、数码管等提供电流，可控硅型号采用MOC3021实现导通角的控制，用P1口控制数码管的显示，通过三个按键设置可控硅的导通时间，用数码管显示其导通时间，并用示波器观察实际导通时的波形。 关键词：可控硅；导通角；光耦；AT89C2目录 摘要 I 1.引言 1 2.系统设计 1 2.1设计任务 1 2.2系统框图 1 2.3方案的比较与确定 1 2.4总体原理图 2 3 单元电路设计 2 3.1 电源电路和过零信号产生电路分析 2 3.1.1原理 2 3.1.2参数选择 3 3.2 微控制电路 4 3.2.1原理 4 3.2.2器件选择 4 3.3显示电路 5 3.3.1原理 5 3.3.2器件选择 5 4软件设计 5 4.1软件实现的功能 5 4.2软件流程图 5 5 系统测试 6 6结束语 7 7参考文献 8 附录 i 附录A 器件清单 i 附录B 原理图 ii 附录C PCB图 ii 附录D 程序清单 ii 1.引言 　晶闸管又叫可控硅(Silicon Controlled Rectifier, SCR)。自从20世纪50年代问世以来已经发展成了一个大的家族，它的主要成员有单向晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、快速晶闸管，等等。普通晶闸管最基本的用途就是可控整流。双向晶闸管是在普通晶闸管的基础上发展而成的，它不仅能代替两只反极性并联的晶闸管，而且仅需一个触发电路，是目前比较理想的交流开关器件。双向晶闸管可广泛用于工业、交通、家用电器等领域，实现交流调压、电机调速、交流开关、路灯自动开启与关闭、温度控制、台灯调光、舞台调光等多种功能，它还被用于固态继电器(SSR)和固态接触器电路中。 4：显示电路：两位数码管显示导通时间。 2.2系统框图 系统框图如下图1所示。 2.3方案的比较与确定 对于本设计电路来说5V供电电源部分可用外接的也可用7805芯片来形成，虽然利用外接的可以降低成本，但需另找一个外接电源且调试不方便，故整体考虑采用7805够成电源电路。对于控制电路可用AT89C51也可用AT89C2051来设计，由于AT89C2051资源刚好够用故利用其来设计可降低一定的成本。用TLP521设计过零信号发生电路。用MOC3021作为被控可控硅。 2.4总体原理图 系统总体原理图如下图2所示。 3 单元电路设计 3.1 电源电路和过零信号产生电路分析 3.1.1原理 如图3所示，为电源电路和过零信号产生电路，变压器把220V交流电压变成12V交流电压，经D1~D4整流二极管1N4007构成的桥式整流电路整流后，把正弦波交流电整流为脉动直流电，其波形如图4所示，结合此波形与TLP521的电路可知当整流输出的电压小于0.7V 时将在P3.2口产生高电平而在整流输出电压大于0.7V时会得到低电平信号，而在整个整流周期里小于0.7V的时段很窄，这样就可以在外部中断0口得到一处窄脉宽的过零信号了，如图5所示。另外桥式整流信号又经过D5通过电解电容C2滤波后变成带一定纹波的直流电，该直流电通过7805三段稳压芯片稳压后输出5V的直流电，并用此直流电做后续电路的供电电源。 此过零信号高电平时间为1mS,周期为10mS 3.1.2参数选择 1：电容C1吸收来自电网的尖脉冲，这里选择电容值为0.1uF的瓷片电容。 2：整流二极管D1~D4的选取：由于每个整流二极管平均电流等于0.5倍的负载电流；每个整流二极管反向耐压等于(U2为有效值)，这里选取IN4007作此整流管完全可以满足条件。 3：电解电容C2的选取：电容容量的选择应使电路充放电的时间常数是信号周期的3~5倍即 (1) 50Hz的交流电经全桥整流变成脉动直流电，信号周期为10ms，取RLC2=40ms，RL=（0.9U2-0.7）/IL(IL为负载电流)。 负载电流IL的估算：发光二极管1个，电流为8 mA左右 ；2只数码管构成动态显示，静态电流为7*2*4mA=56mA：MOC3021内部的发光二极管电流为15 mA；故总电流估算为8mA+56mA +15mA=79 mA，RL估算为RL=10.1V/79 mA =127.8，C2=40/RL=313Uf，故C2取1000uF可以满足要求。 4：7805是三段稳压块，为在7805的输出端获得稳定的输出电压，要求7805输入端电压比输出端电压高2.5V以上即输了电压至少在7.5V以上。 5：C3、C4用于消除7805三段稳压块的自激。 6：电解电容C5为滤波电容，要求