基于AVR型單片機(jī)智能雙電源開關(guān)的研制

　[摘要]：為了提高重要負(fù)荷的供電連續(xù)性，一般采用兩路電源熱備用方式供電。兩路電源的投切通過一套專用的控制器進(jìn)行，其功能是實(shí)時(shí)監(jiān)測兩路電源的狀態(tài)，保證負(fù)荷電源的可靠性。本文就控制器的原理與實(shí)現(xiàn)方法做出了分析，對雙電源供電系統(tǒng)切換裝置進(jìn)行研究并加以改進(jìn)，采用高性能單片機(jī)ATMEGA16對電源狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)的判斷，并在常用電源出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)將電路切換到備用電源，或使用發(fā)電機(jī)組發(fā)電保證對用戶的供電。

　　[關(guān)鍵詞]：ATMEGA16；   智能開關(guān)；   電力系統(tǒng)

1 引言
　　在大型企業(yè)工廠車間和一些特殊單位,為了提高重要負(fù)荷的供電連續(xù)性，一般采用兩路電源熱備用方式供電。當(dāng)電力系統(tǒng)供電電源出現(xiàn)故障時(shí)，一般的做法是通過人工切換到備用電源供電。為節(jié)省人力，提高切換工作的準(zhǔn)確性、快速性和可靠性，需要一種自動(dòng)切換裝置，在常用電源發(fā)生故障時(shí)，能及時(shí)地自動(dòng)將用戶電路切換到備用電源供電，以保證正常、持續(xù)的供電。當(dāng)常用電源恢復(fù)正常時(shí)，該自動(dòng)切換裝置能夠?qū)⒂脩綦娐非袚Q回常用電路。

　　該裝置的硬件電路由電壓采集電路、單片機(jī)及其外圍電路、LED顯示電路、按鈕電路和常用備用切換控制這些功能單元組成。由于考慮到設(shè)備的性能、可靠性和經(jīng)濟(jì)性等因素，本文選擇單片機(jī)及軟件來進(jìn)行對信號的采樣和判斷。工作原理為：利用整流電路和線性的光耦電路對電源電壓信號進(jìn)行變換，使該電路的輸出電壓和電源電壓成比例變化，并將信號送到單片機(jī)的ADC口進(jìn)行采樣。單片機(jī)把ADC口采集到的電壓信號與電壓信號正常狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，依據(jù)得到的結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的開關(guān)切換控制。

2 硬件的設(shè)計(jì)
2.1 單片機(jī)與外圍電路工作原理
　　為了提高智能雙電源開關(guān)控制器的快速性和可靠性，本文選用AVR型單片機(jī)ATMEGA16作為控制器的控制芯片，該芯片是一款基于AVR RISC 的低功耗8位單片機(jī)。它具有下列特點(diǎn)：通過在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行一條指令，ATMEGA16可以取得接近1MIPS/MHz的性能。內(nèi)含硬件乘法器，支持JTAG端口仿真和編程，仿真效果比傳統(tǒng)仿真同更真實(shí)有效。8通道10位AD轉(zhuǎn)換器，2個(gè)8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，1個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，帶捕捉、比較功能，有四個(gè)通道的PWM。硬件USART、SPI和基于字節(jié)處理的I2C接口，杰出的電氣性能，超強(qiáng)的抗干擾能力。每個(gè)IO口可負(fù)載40mA的電流，總電流不超過200mA。帶獨(dú)立振蕩器的看門狗，看門狗溢出時(shí)間分8級可調(diào)。內(nèi)置上電復(fù)位電路和可編程低電壓檢測（BOD）復(fù)位電路。