基于51单片机的自动转换开关控制器设计

测，把220v交流电压转换为0－5V的直流电压，通过AD转换芯片（ADC0832）转换为数字量由单片机采集。该部分电路由六选一电路、分压电路、整流滤波电路、A/D转换电路和光耦隔离电路组成，见图4。

六选一电路，单片机一次采样一路交流电采样[5]，此电路采用八个光耦（moc3083，220V光耦），其中六个接常用电源和备用电源的火线，另两个接常用电源和备用电源的零线，每次使连接常用电源或备用电源的火线和零线的光耦选通，对本相交流电采样，完成六选一功能，同时完成电隔离；分压电路通过电阻分压实现0－300V交流电降为0－5V交流电；整流滤波电路实现交流电压转换为直流电压；A/D转换实现模拟量到数字量的转换，由于控制器对采样的精度和速度要求不高，所以选择八位串行A/D采样芯片ADC0832；光耦隔离实现交流电和单片机控制电路的电隔离，本系统采用中速光耦6N136实现。

4）选项设置及位置检测电路

选项设置电路设置控制器处于电动/自动状态和在电动状态下手动置0位、置Ⅰ位和置Ⅱ位，通过按钮实现。ATSE控制器有两种控制状态即电动/自动状态，在电动状态下，通过按钮设置开关处于0位、Ⅰ位和Ⅱ位，在自动状态下，控制器根据常用电源和备用电源的状态使开关处于0位、Ⅰ位和Ⅱ位，当常用电源正常，开关处于Ⅰ位；当备用电源正常，常用电源不正常，处于Ⅱ位；两路都不正常，处于零位。

位置检测电路检测0位、Ⅰ位和Ⅱ位的位置，当开关处于相应的位置时，对应的端口为0，单片机可以停止电机转动。

5）单片机电路

单片机是控制器的核心，完成整个控制器的控制功能，包括交流电压选择、电压采样、采样数据处理、选项设置、电机正转和反转控制以及开关位置检测等功能。

3.ATSE控制器的软件设计（The software design of the ATSE controller）

ATSE控制器的核心控制器是单片机，应用中采用Atmel公司的AT89s52单片机，采用keil C51编程，软件完成整个控制器的功能，包括输入交流电采样选择、A/D转换接口、电压采样、采样数据处理、选项设置、电机正转和反转控制以及开关位置检测等功能。软件的整体框图见图5。以下部分是对软件各部分的介绍。

1）上电初始化

上电初始化主要完成定时器初始化、端口初始化和各标志位的初始化功能。在控制器的设计中，交流电压的数据采集是300ms采一路电压，整个6路电压需要1.8s完成，数据采集的定时是通过单片机的定时器1中断完成[4]。定时器初始化完成定时器初值、工作模式的设置。

2）电动/自动检测

通过对电动/自动按钮的采样，决定控制器处于电动状态还是自动状态，高为自动状态，低为电动状态。

3）电动状态

控制器在电动状态下，通过按钮设置ATSE转到0位、Ⅰ位和Ⅱ位。图6是ATSE转到0位的框图，转到Ⅰ位和Ⅱ位框图相似。

4）自动状态

ATSE控制器在自动状态下，完成输入交流电采样选择、电压采样、采样数据处理、电机正转和反转控制以及开关位置检测等功能。见图7。

定时选择采样的电压：根据定时器的计数值（本设计为10ms中断一次），即计数值为30（300ms），60（600ms）…180(1.8s)时选择相应的交流电选通输入。

A/D采样：在交流电选通输入时，开启A/D转换芯片（ADC0832），采集数字量。

数据处理：根据采集的数据判断常用电源和备用电源是否正常，在系统中电压的正常范围为180－255v之间，在系统的设定中，220v对应的数字量为186，180V和255V对应的数字量分别为152和216，常用电源和备用电源中有一相电压有故障，就认为不正常，并置相应的标志位。

开关转动控制：根据常用电源和备用电源是否正常，把开关转到相应的位置，图8为程序框图。在图8中，转到0位、Ⅰ位和Ⅱ位的框图见图6。

4.结论

经过实际工作的测试，本文中的ATSE控制器的设计，达到预期的目的，符合设计CB型ATSE的国家标准，完成了自动/电动设置、检测断路、欠压、过压情况，并根据设置和检测情况使ATSE转到相应的位置。

该控制器达到了产品生产的要求，现已经投入批量生产。