智能型双电源开关控制器的设计

用单电源供电的运放MCP604构成无限增益多路反馈二阶低通滤波器，除能够对交流信号进行电压提升外，还可以滤除交流信号中的高频成分，防止交流采样发生混叠效应。交流工频信号的采集，一般以其有效值进行计算：，其中，N为1个周期内的采样点数(本系统中取N=40)，ui为第i个采样值。为了能够在1个工频周期内采样到40个点，需要每隔500 μs启动1次A/D转换。此过程可以用CCP的特殊触发事件来完成。将CCP的特殊触发事件设置成启动A/D转换，在程序中初始化CCP寄存器的值为0X1F4(500 ?滋s)即可。上述方法的缺点是在1个周期内的采样点数N为定值(40)，而由于电网的波动，电网电压的频率可能会发生变化，会造成测量的误差，因此，为了进一步提高电压采集的精度，还使用了频率跟踪法。首先利用单片机测出交流电压的频率，然后根据频率来计算1个周期内的采样点数N，这样可以大大降低因频率变换而造成的测量误差。
2.4 通信接口
为了使控制器能够方便地与上层控制平台进行联网通信，实现控制器的远程控制、远程监控等功能，本设计为控制器添加了通信接口，采用简单经济、广泛应用于工业上的RS485总线与外界进行通信。RS485采用差分信号进行传输，有较好的抗干扰能力，通过转换模块很容易实现从RS485到RS232的信号转换，从而便于和上位计算机通信。选用了Maxim公司的MAX485芯片作为通信控制的主要器件，其工作电源为+5 V，采用半双工通信方式，能够将TTL电平转换为RS485电平，内部包含了1个驱动器和1个收发器，通过串口可以方便地与PIC16F884进行通信。MAX485的接口电路如图5所示。

2.5 其他部分接口
消防检测：控制器设有一组无源消防信号的输入端子，信号输入采用光耦隔离，以提高抗干扰能力。并且带有一组无源反馈信号输出端子可将开关的到位信号返回到消防设备。
LCD显示：控制器的人机界面由LCD(1602)和发光二极管(LED)组成。控制器的各种工作状态和工作模式通过相应的LED显示。通过LCD和按键组成的人机交互方式对控制器的各种参数和工作状态进行相应的查询、修改和设定等操作。
电机切换：利用三极管的开关电路驱动相应的继电器动作，从而实现电机的启动、停机、正转和反转等。
开关状态检测：利用开关检测电路可以使控制器对系统中各个开关状态进行实时监控，以便发出各种准确的控制命令。
3 软件设计
程序采用C语言，在MPLAB+ICD2的开发环境下进行编写，控制程序采用模块化设计。主要模块有：系统初始化、A/D采集、CCP频率测量、开关状态检测、显示报警、输出驱动、系统参数整定和存储等。系统的控制软件流程图如图6所示。

4 可靠性和稳定性分析
智能型双电源开关控制器主要运用在一些对供电质量要求较高的场合，因此，控制器的稳定性和可靠性是设计的重点和难点。本系统中有强电和弱电共存且相互影响的情况，为了提高系统抗干扰能力，各个部分都采用了光电隔离和滤波技术。在系统中增加专门的滤波模块以保证系统的稳定性。系统的电源采用双线圈输出的变压器，使得系统电源和信号通道保持物理上的隔离。另外，还采用了软件滤波和看门狗等技术以增强系统的可靠性。
本系统所设计的智能型双电源开关控制器能够对两路电源的过压、欠压和缺相进行准确的检测和监控，能够自由、精确地在两路电源中自动切换，有广泛的使用价值和广阔的市场前景。
参考文献
[1] 李海涛，仪维，吴筱坚，等.PIC单片机应用开发典型模块[M].北京:人民教育出版社，2007.
[2] 童诗白，华成英.模拟电子技术基础(第三版)[M].北京:高等教育出版社，2001.
[3] Microchip Technology Inc.PICl6F884 datasheet.2008.