基于可控硅的交流可调变压器.doc

摘要目前使用的交流可调电压源,普遍是改变自耦变压器滑动触点位置的调压方式。其调压精度低，响应速度慢，结构复杂,可靠性差。本设计将探求一种新型交流调压稳压技术，用一片89C51单片机作控制器，通过采用整周波过零关断和触发技术，对自耦变压器的次级不等量输出。绕组用双向可控硅进行组合控制，从而输出可调交流电压，由于没有滑动触点且可控硅采用过零触发，输出的交流电压波形是连续不断，且几乎不失真的，也不产生高次谐波的空间辐射。关键词 单片机；过零触发；可控硅开关；交流调压Abstract At present the use of the exchange adjustable voltage source, the general is to change the auto-transformers sliding contact location of the surge way. Surge of its low accuracy in response to slow, complex structures, poor reliability. The design will explore a new type of exchange regulator regulator technology, with a 89 C51 microcontroller for the controller, through the use of the whole cycle off and on the trigger, the auto-transformer sub-ranging output. Winding with two-way combination of SCR control, output voltage adjustable exchange, in the absence of sliding contact and the use of SCR is triggered, the output voltage of the exchange was continuing, and really almost yet, nor have a high Harmonic space radiation. Key words MCU ；zero trigger SCRAbstract: the present uses exchange adjustable potential source, is generally the change presses the way from the pair transformer sliding contact position accent. Its accent presses the precision to be low, the speed of response is slow, the structure is complex, the reliability is bad. This design will seek one kind of new exchange accent to press the constant voltage technology, makes the controller with a piece of 89C51 monolithic integrated circuit, through uses the entire cycle zero crossing shutdown and the triggering technology, to from pair transformers secondary not isometric output. The winding carries on the composite control with the bidirectional silicon-controlled rectifier, thus outputs the adjustable alternating voltage, because does not have the sliding contact and the silicon-controlled rectifier uses zero crossing triggering, the output alternating voltage profile is continuously, and nearly not distorted, also does not produce the higher harmonic space radiation.key word: Monolithic integrated circuit Zero crossing triggering Silicon-controlled rectifier目录1. 系统方案设计1.1 系统构成框图1.2 器件选择1.3 基本功能描述1.4 关键技术介绍2. 系统硬件电路的组成 2.1 AT89c51 2.2 过零检测电路 2.3 给定输入电路 2.4 显示输出电路 2.5 可控硅调压控制电路 2.6 变压器调压工作 2.7 交流输出电压检测电路 2.7.1 压/频变换电路LM331 2.7.2 AT89c51计时系统 2.7.3 检测电路分析 2.7.4 自动稳压调整及计算 3. 系统工作总过程 4. 单片机软件设计思路 5. 部分源代码 附录1、系统方案设计1、1 系统构成框图 单片机是一种集成电路芯片，有着微处理器所不具备的功能，它可以单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能。芯片在没有开发前，它只是具备功能极强的超大规模集成电路，如果赋予它特定的程序，它便是一个最小的完整的微型计算机控制系统，以及其他集成电路应用技术和系统设计所需要的理论和技术，用这样特定的芯片设计应用程序，从而使该芯片具备特定的功能。 本设计是以单片机AT89c51芯片为核心，借助可控硅开关和其他单片机外围设备来达到数控交流调压的目的。为了保证输出电压误差、失真较小，无高次谐波，在设计中用到了过零触发、压/频转换、光电隔离等技术。 系统构成框图如下： 图1 系统构成框图 1.2 器件选择本系统在设计过程中主要选取了以下的一些器件（1） 单片机：AT89c51（2） 光电耦合器：TIL117（3） 锁存触发器：74LS273，74LS74（4） 压/频变换电路：LM331（5） 双向可控硅光电隔离器：MOC3041（6） 四进八出译码器：74LS139（7） 六高压输出缓冲器/驱动器：74LS07（8） 可控硅开关及三等分抽头绕组变压器（9） BCD码拨盘或4*4矩阵式键盘（10） LED七段显示器：LTS547R（11） 其它器件：与非门驱动器：75452；八进八出非门组74LS04；晶体二极管：IN4148晶体三极管8550等1.3 基本功能描述 如图1所示，通过BCD拨盘或4*4键盘给定输入电路向89c51输入需求的电压值，电压范围为0255.5V，经软件调节后分别送给调压控制电路和显示电路。当过零检测电路作出中断判断后，系统给调压控制电路一个工作允许信号，通过译码后控制可控硅调压电路的工作。输出电压再经降压滤波检测后送给89c51，和给定值比较后作为反馈信号再送给控制电路，进行误差调整。最后通过LED七段显示器显示输出电压值。1.3.1 显示及给定输入 本设计中，交流控制电路和交流输出检测电路分别占用了一个外部中断端口INT0、INT1，所以没有扩展常用的外围设备8255或8279，而是直接与89c51的I/O端口相连。输入电路扩展了更为简便的4位BCD码拨盘，同时，设计中也给出了4*4键盘输入的方案。显示设备是4位七段共阴极LED显示器。显示和输入设备分别按一定的方式与89c51相连。当输入电压时，按照拨盘顺序，分别按百、十、个、分位输入电压值，每位拨盘输入范围为09，即二进制码00001001。同时LED显示器依次显示输出电压，完成人机信息交换过程。1.3.2 变压器调压过程 变压器调压分为控制电路与工作电路。工作电路中，变压器初级输入电压为220V交流电压，次级有4个三等分抽头的绕组和一个单绕组，每个抽头与一个双向可控硅开关相连。在控制过程中采用了过零触发与光电隔离技术。通过过零检测电路检测中断脉冲信号来控制电路锁存器的开断，实现过零同步。再经译码、驱动、光电隔离器来控制可控硅开关，以达到精确调压的目的。1.3.3 交流电压检测及反馈 为了检验调压电路中电气过程是否精确、减少误差、提高产品性能，系统增加了交流输出检测与反馈这一环节。检测电路由外部电路实现，反馈功能配合软件完成。当输出电压经变压器降压后，用两个运放进行整流滤波，变成与交流电压成比例的直流电压信号。同时采用压/频变化电路LM331转化为频率变化，通过光隔输入单片机。这时系统软件再根据压频比计算出实际输出电压，与给定电压值比较，形成偏差信号，再经位置式PI运算，结果通过反馈给CPU，再次通过单片机控制相应的可控硅，从而达到自动稳压的目的。1.4 关键技术介绍由于近年来电力电子技术的飞速发展及智能化控制的广泛应用，大多数的工业控制产品都在进行新的研发。其中可控硅元件，单片机技术，及过零触发理念已经被国外被大多数产品成熟采用，我国的部分厂家也正在努力探求中。本设计即从实验的角度充分采用了这些技术。1.4.1 单片机技术单片机技术的发展以微处理器(MPU)技术及超大规模集成电路技术的发展为先导，以广泛的应用领域拉动，表现出较微处理器更具个性的发展趋势具有以下的技术优势。（1）单片机长寿命 这里所说的长寿命，一方面指用单片机开发的产品可以稳定可靠地工作十年、二十年，另一方面是指与微处理器相比的长寿命。这一方面是由于其对相应应用领域的适应性，另一方面是由于以该类CPU为核心，集成以更多I/O功能模块的新单片机系列层出不穷。一些成功上市的相对年轻的CPU核心，也会随着I/O功能模块的不断丰富，有着相当长的生存周期。、不断壮大,给用户带来了更多的选择余地。长期以来，单片机技术的发展是以8位机为主的。随着移动通讯、网络技术、多媒体技术等高科技产品进入家庭，32位单片机应用得到了长足发展。单片机速度越来越快 MPU发展中表现出来的速度越来越快是以时钟频率越来越高为标志的。一些8051单片机兼容厂商改善了单片机的内部时序，在不提高时钟频率的条件下，使运算速度提高了很多。（2）低电压与低功耗 自80年代中期以来，NMOS工艺单片机逐渐被CMOS工艺代替，功耗得以大幅度下降，随着超大规模集成电路技术由3m工艺发展到1.5、1.2、0.8、0.5、0.35近而实现0.2m工艺，全静态设计使时钟频率从直流到数十兆任选，都使功耗不断下降。几乎所有的单片机都有Wait、Stop等省电运行方式。允许使用的电源电压范围也 越来越宽。一般单片机都能在3到6V范围内工作，对电池供电的单片机不再需要对电源采取稳压措施。低电压供电的单片机电源下限已由2.7V降至2.2V、1.8V。0.9V供电的单片机已经问世。 （3）低噪声与高可靠性技术 为提高单片机系统的抗电磁干扰能力，使产品能适应恶劣的工作环境，满足电磁兼容性方面更高标准的要求，各单片机商家在单片机内部电路中采取了一些新的技术措施。 现在，单片机技术已经渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡等。1.4.2 可控硅控制可控硅是一种新型的半导体器件，它具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、动作快以及使用方便等优点。可控硅和其它半导体器件一样，其有体积小、效率高、稳定性好、工作可靠等优点。它的出现，使半导体技术从弱电领域进入了强电领域，成为工业、农业、交通运输、军事科研以至商业、民用电器等方面争相采用的元件。双向可控硅又称为双向晶闸管，普通晶闸管(VS)实质上属于直流控制器件。要控制交流负载，必须将两只晶闸管反极性并联，让每只SCR控制一个半波，为此需两套独立的触发电路，使用不够方便。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，由于导通时通过干簧管的电流很小，时间仅几微秒，所以开关的寿命很长。它可以用作无触点开关以快速接通或切断电路，实现将直流电变成交流电的逆变，将一种频率的交流电变成另一种频率的交流电等等。是目前比较理想的交流开关器件。 现在，双向可控硅已广泛用于工业、交通、家用电器等领域，实现电机调速、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。1.4.3 过零关断及触发 过零触发是在设定时间间隔内，改变晶闸管导通的周波数来实现电压或功率的控制。过零触发的主要缺点是当通断比太小时会出现低频干扰，当电网容量不够大时会出现照明闪烁、电表指针抖动等现象，通常只适用于热惯性较大的电热负载。过零触发方式，可减小触发瞬间的冲击电流，但不能控制每个半波内的输出大小，所以不适用于对输出量的连续控制系统，一般用于可控加热，调温。过零时有触发信号才能触发过零型光藕，因此如果不能检测过零的点就需要保证触发信号有足够的宽度。1.4.4 光电隔离技术 光电隔离电路的作用是在电隔离的情况下,以光为煤介传送信号,对输入和输出电路可以进行隔离.因而能有效地抑制系统噪声，消除接地回路的干扰，有响应速度较快、寿命长、体积小耐冲击等好处，使其在强-弱电接口，特别是在微机系统的前向和后向通道中获得广泛应用。 所谓光电隔离其实质就是一种信号的耦合过程，它采用光电耦合器来实现信号的传输过程。光电隔离器由发光源和受光器两部分组成。把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。光电耦合器有四个脚，其中两个是发光二极管的脚，用万用表检测时有正反向导通的反应；另外两个就是光敏三机关的管脚，用万用表检测时没有正反向导通的反应。两者之间通过发光二极管所发的光进行耦合，从而实现内外信号的传递。 隔离的目的是要将两股需要与对方通信的电流隔离。可透过光电耦合器将电子信号转换成光，到了另一端再将光转换回电子信号。用此方法，就可将两股电流完全隔离。光电耦合器的种类较多，常见有光电二极管型、光电三极管型、光敏电阻型、光控晶闸管型、光电达林顿型、集成电路型等。 光电耦合器的响应速度极快，其响应延迟时间只有10s左右，适于对响应速度要求很高的场合。常用在组成开关电路 、逻辑电路 、隔离耦合电路 、高压稳压电路中。2.系统硬件电路的组成2.1 AT89c51 89c51也称AT8c51是美国ATMEL公司生产的低电压,高性能CMOS8位单片机,片内含4KB的可反复擦写的程序存储器和128B的随机存取数据存储器(RAM),兼容标准MCS-51指令系统,片内配置通用8位中央处理器(CPU)和FLASH存储单元,功能强大的AT89c51单片机可灵活应用于各种控制领域.。2.1.1 89c51内部结构 图2 89c51单片机基本结构1、8位中央处理器（CPU）（1）运算器由算术/逻辑运算单元ALU、累加器ACC、寄存器B、暂存寄存器、程序状态字寄存器PSW组成。（2）控制器由指令寄存器IR、指令译码器ID、定时及控制逻辑电路和程序计数器PC等组成2、内存储器（1）程序存储器（ROM）容量为4KB，地址范围0000H0FFFH（2）数据存储器（RAM）容量为128B，地址范围00H7FH3、特殊功能寄存器（SFR），80C91内部有SP、DPTR（DPH、DPL）、PCON、IE、IP等21个特殊功能寄存器，地址范围是80HFFH，并且离散分布。4、89c51单片机内部集成有2个16位的定时/计数器和一套完善的中断系统。2.1.2 AT89c51的封装形式和引脚排列1、电源及时钟引脚（1）VCC：电源（2）GND：接地（3）XTAL1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端（4）XTAL2：振荡器反相放大器的输入端2、控制线引脚（1）RST： 复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。（2）ALE/PROG：当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时, ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外,该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。（3）PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。（4）EA/VPP：当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH）,不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 图3 89c51引脚（PDIP封装形式）3、I/0断口P0、P1、P2和P3（1）P0口（P0.0P0.7）：通用I/O引脚或数据/地位地址总线自用引脚（2）P1口（P1.0P1.7）：通用I/O引脚（3）P2口（P2.0P2.7）：通用I/O引脚或高位地址总线引脚（4）P3口（P3.0P3.7）：通用I/O引脚或第2功能引脚P3口第2 功能引脚：P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号2.2 过零检测电路 此电路的主要用途是提供一个信号作为单片机的中断请求信号和可控硅的过零同步信号。为了确保调压器输出完整的正弦波，避免可控硅在通断转换时对电网产生冲击，可控硅控制电路采用电压过零触发方式。2.2.1 检测电路如图4所示，电路主要由两个反向并联的光电耦合器GD1，GD2及整形“非”门74LS04（图6）组成。 图4 过零检测电路 设计中使用了由发光二极管与光电晶体管封装的光电耦合器TIL117（图5），该耦合器结构为双列直插6引脚塑封。当电信号送人光电耦合器的输入端时，发光二极管通过电流而发光，光敏元件受到光照后产生电流，CE导通；当输入端无信号，发光二极管不亮光 敏三极管截止，CE不通。 对于数字量，当输人为低电子0时，光敏三极管截止，输出为高电平1；当输人为高电平1时，光敏三极管饱和导通，输出为低电平0。若基极有引出线则可满足温度补偿、检测调制要求。 图5 光电耦合器TTL117 74LS04是由六个非门及Vcc、GND端构成的组合非们元件，在后面的电路中还要用到。 图6 74LS04内部结构及引脚图 图4中，调压器初级的220V交流电压经电阻R1限流后直接加到两个反向并联的TIL117两端。在交流电源的正半周，GD1导通、GD2不导通，A点接地，输出低电平；在交流电源正弦过零的瞬间，GD1和GD2均不导通，U0电压为A点电压，输出高电平。经过“非”门整形后，分别向74LS273，74LS74的CK端口输入高电平，即“1”信号，使74LS273，74LS74选通输入数据。同时向89C51的INT0（外部中断0）输入低电平，即信号“0”，响应中断请求，调用中断程序，完成所需电压信号输入。 2.2.2 AT89c51外部中断的控制 89C51共有5个中断源，两个外部中断源INT0、INT1（P3.2，P3.3）输入。两个为片内的定时/计数器T0和T1的溢出中断请求源TI或RI。这些中断请求源分别由特殊功能寄存器Tcon,Scon的相应位来锁存（见表2，其中IE为中断标志位，IT为触发标志位）这是暂时只考虑外部中断的控制。 89c51有两个外部中断源INT0、TNT1输入，并可通过IT0（Tcon.0）和IT1（Tcon.2）选择工作于哪种中断触发方式。当IT0=0或IT1=0时为电平触发方式；当IT0=1或IT1=1时为边沿触发方式，这里选择的为电平触发方式。CPU对所有中断的开放和屏蔽是由中断允许寄存器IE控制的，1为中断允许，0为中断屏蔽。（见表3） 表2 Tcon寄存器（中断控制部分） IE1/IE0 ：中断标志位 IT1/IT0 ： 触发标志位 表3 IE寄存器 EA ：中断允许位（总允许位） EX0：外部INT0中断 EX1：外部INT1中断 2.3 给定输入电路 51系列单片机一般采用两种给定输入方式，即键盘输入和拨码开关输入。本设计中，给了两种给定输入方案。即分别用拨码开关和4*4键盘与89c51的P1口配合来完成电压控制的初始输入。2.3.1 并行接口P1 89c51有4个8位的并行I/O接口P0、P1、P2和P3。个借口编址于特殊功能寄存器中，既有字节地址又有位地址。对接口锁存器的读写，就可以实现接口的输入/输出操作。 P1接口是89c51的唯一的单功能接口，仅能用作通用的数据输入/输出借口。P1接口的位结构如图（7）所示，由1个输出锁存器、2个三态输入缓冲器和输出驱动电路组成，输出驱动电路内部设有上拉电阻 图7 P1口的位结构图 （1）当作为输出口时，1写入锁存器，Q非=0，T截止，内上拉电阻将输出电位拉至“1”输出1；0写入锁存器时，Q非=1。T导通，则输出为0。 （2）当作为输入口时，锁存器置1，Q非=0，T截止，此时该位既可以由外部电路拉成低电平，也可由内部上拉电阻拉成高电平。2.3.2 BCD码拨盘工作方式 BCD拨盘开关的结构如图9所示，其功能为将1个十进制数字转换成4个二进制数字，例如00000；10001；91001。每个BCD拨盘里有4个拨动开关，通过拨动开关控制四条信号线的通断。每四条信号线有一个公共端，作为位选信号或置0端。 图9 BCD码拨盘开关 拨盘输入方式的电路相对简单，如图10。四个拨盘开关组合就可以满足设计需求。用4个I/O接口连接拨盘的位选端提供位选信号，另4个接口连接拨盘的输出端提供给定输入信号，配合软件调节完成不同组合的所需电压输入。 图10 BCD拨盘给定输入电路图 BCD码的读取采用查询工作方式。这种工作方式是直接在空程序中插入输入信号检测子程序，主程序每执行依次则子程序执行一次。初始状态下，将P1.0P1.3锁存器置0,作为输出口;将P1.4P1.7锁存器置1作为输入口。此时，拨盘位选端为高电平，不读入信号，引脚1.4P1.7由于外部上拉电阻拉成低电平。当运行到检测子程序时，将P1.0P1.3逐次置1，通过75452进行驱动译码。 75452是一个双外围与门驱动器，引脚图和内部结构图如图11（a）、（b）。 图11 （a） 75452 引脚图 (b) 75452内部结构图75452由两个与门与两个晶体三极管组成，真值输出公式为Y= or+。 译码后,拨码盘位选端为低电平，则P1.4P1.7口将按顺序读取相应的拨盘输入信号。例如当P1.0置1后，BCD1处于被选状态；若拨动BCD1的第一脚开关和第四脚开关，则P1.7，P1.4脚导通，经75452接地，外部电压为0。则P1.7，P1.4由于内部上拉电阻呈高电平，完成信号输入。在操作过程中，可根据需要，通过软件给四个拨盘定义不同的物理意义，例如百位、十位、个位、分位输入的顺序。2.3.3 4*4键盘工作方式 本设计还可以采用4*4键盘完成输入功能，由于键盘输入与拨盘输入原理基本相同，所以外部电路只需要对图10做一下改动即可，如图11所示。 4*4键盘属于矩阵式键盘。矩阵式键盘采用行列式结构，按键设置在行列的交点上。当接口线数量为8时，可以将4根接口线定义为行线，另4根定义为列线，可以配置16个按键。 矩阵式键盘的行线通过电阻接+5V，当键盘上没有键闭合时，所有的行线与列线是断开的，行线均呈高电平。 当键盘上某一键闭合时，该键所对应的行线与列线短接。此时该行线的电平将由被短接的列线电平所决定。因此，可以采用以下方法完成是否有键按下及按下的是哪一个键的判断：（1） 判断有无按键按下。首先使所有列线为低电平，然后读行线状态，若行线均为高电平，则没有键按下；若读出的行线状态不全为高电平，则可以断定有键按下。（2）判断按下的是哪一个键。先让Y0这一列为低电平，其于列线为高电平，读行线状态，如行线状态不全为“1”，则说明所按键在该列，否则不在该列。然后让Y1列为低电平，其他列为高电平，判断Y1列有无按键按下。其余列类推。这样就可以找到所按键的行列位置。 这样就可以通过09不同的数字组合来完成给定电压的输入。2.4 显示输出电压电路 系统扩展了4位七段LED显示器，采用8550三极管驱动电路，配合P0口完成电压输出。 2.4.1 LED结构与原理 LED显示器又称为数码管，它主要由8段发光二极管组成，如图12所示，ag为数字或字符显示段，h段为小数点显示。通过ag7个发光段的不同组合，可以显示09和AF共16个数字和字母。 LED分为共阴极和共阳极两种，本设计中采用了共阴极结构。共阴极结构的8个发光二极管阴极连在一起，如果需要点亮ag中的任何一盏灯，则只需要在相应端输入高电平；输入低电平则截止。 图12 LED引脚分布图 图13 （a）共阴LED接线图 （b）共阳LED接线图 表5列出了共阴极LED显示器显示数字与显示代码间的对应关系。 表5 LED显示代码一览表 2.4.2 LED显示器工作过程 点亮LED显示器有两种方式：即静态显示和动态显示，本设计中采用的是动态显示。所谓静态显示，就是当显示器显示某一个字符时，相应的发光二极管恒定导通和截止。而动态显示，就是将多位LED显示器采用一个8位断选端口，然后采用动态扫描方式一位一位地轮流点亮各位显示器。我们用P0口作为控制4位LED段选码。P1口我们已经在电压输入电路中提过，这里我们介绍一下P0口。. 89C51的P0借口由1个输出锁存器、一个转换开关MUX，2个3态输入缓冲器、输出驱动电路和一个与门及1个反相器组成的，如图11所示。 图14p0口内部结构图 P0口的每一个可驱动8个LS TTL负载。P0既可作I/O端口使用，也可做地址总线/数据总线使用。当把它作通用口输出时，输出级是开漏电路，在驱动NMOS或其他电流负载时，只有外接上拉电阻，才有高电平输出；作地址总线/数据总线时，无需外接电阻。 本设计中P0口作为通用I/O接口，外界上拉电阻。单片机硬件自动使控制C=0，MUX开关接向锁存器反向输出端。同时，与门输出“0” 使上拉场效应管T1处于截止状态。因此，输出驱动级工作在需外接上拉电阻的漏极开放方式。如图（12）： 图15 LED显示器电路 由于所有的段选码连在一起，所以同一瞬间只能显示同一种字符。但如果要显示不同字符，需要借助位选口P1.0P1.3来控制。当P0口作输出接口时，CPU执行接口的输出指令，内部数据总线上的数据在“写锁存器”信号的作用下由D端进入锁存器，经锁存器的反相端送至场效应管T2，再经T2反相，在P0.X引脚出现的数据为内部总线的数据。经三极管8550驱动后送给LED显示器。(8550是常用小功率PnP型硅晶体三极管,可用做驱动电路）例如，要显示120.0V，则首先将“1”的显示代码06H由P0.0送出，将输入信号转化成显示代码。然后P1.0P1.3输出相应位码时，则可以看到在数码管1上的的显示数字“1”，再将显示的数字 “1”延时510ms，以造成视觉暂留效果；用同样的方法将其余3个数字 “20.0”送入数码管2、3、4显示，最后则可以在4位LED上看到 “120.0”四个数字。为了使显示效果稳定，可以使每个数码显示的数字不断重复，当重复频率达到一定程度时，加之视觉作用，便可以看到相当稳定的“120.0”四个数字，完成输出功能的实现。、 表六 4位动态LED扫描显示状态2.5 可控硅调压控制电路 如果13所示，为可控硅调压控制电路，89C51的P2口和P3.0经74LS273 图16可控硅调压控制电路和74LS74锁存并过零同步后，用74LS139和 “非”门译出18根控制信息，通过3片74LS07驱动后，用高压过零型双向可控硅光电隔离器MOC3041控制18只双向可控硅，实现对变压器次级组的组合控制。 74LS273和74LS74是具有锁存功能的触发器（见图14、15）CLR为他们的复位脚，低电平有效。通过反相器把CLR与89C51的RST脚项链，完成初始化操作，各输出脚均输出0。 RST是复位信号输入端，高电平有效，当输入端保持高电平2个机器周期时，单片机内部就执行复位操作。如图14，复位操作有两种基本形式：一种是上电复位，另一种是上电与按键均有效的复位。 图 17 AT89c51复位电路 接通电源后，RST引脚瞬间获得高电平，随着电容C1的充电，RST引脚的高电平将逐渐下降。另外在单片机运行期间，还可以利用按键完成复位操作。 首先向P2口和P3口送入对应译码器控制信号。可直接把BCD拨盘输入到P1.4P1.7的信号进行组合送到P2口、P3.0。 P2接口由一个输出锁存、1个转换开关、MUX、2个三态输入缓冲器，输出驱动电路和1个反相器组成，P2接口的位结构如图14所示。由图可见，输出驱动电路与P0接口不同，内部设有上拉电阻。 图16 P2接口的位结构 P3接口由1个输出锁存器、3个输入缓冲器（其中2个为三态）、输出驱动电路和1个与非门组成。输出驱动电路与P2接口和P1接口相同，内部设有上拉电阻。位结构图如图15，在这里我们用到P3.0作为I/O口。 图17 P3接口的位结构74LS273、74LS74都是带清除端的触发器，只有清除端为高电平时才具有锁存功能，且为上升沿锁存。上电瞬间RST引脚获得高电平，随着电容C的充电，RST引脚的高电平逐渐下降，CLR为高电平。当过零脉冲为高电平信号时，74LS273、74LS74将P0口，P3.0送入的数据锁存，并立即呈现在输出端口上 ，从而达到同步控制的作用。控制信号前8位经2片74LS139译码后，经74LS07驱动后，送给MOC3041控制信号，用来控制可控硅开关动作。74LS139内部有两个独立的24译码器。真值表如下 表 7 74LS139真值表74LS07是六高压输出缓冲器/驱动器。引脚图及真值表如下、 图18 （a）74LS07引脚图 (b)74LS07 真值表 由上，D0D8共9位二进制数经译码后输出18种状态，根据可控硅变压电路，每个可控硅都由一个译码器进行控制，这样可以保证在任何时候变压器次级的每个绕组只有一个双向可控硅导通，其他可控硅关断，以避免绕组短路而烧坏可控硅。字动控制代码表如下。数字量000H1FFHE对应调压器的输出电压0255。5V，其中1对应可控硅导通。 2.6变压器调压工作电路 如图19变压器调压工作电路所示，变压器T的初级输入电压Ui为220V交流电网电压，次级有4个具有三等分抽头的绕组和一个单绕组。每个绕组的等分电压分别为0.5V、2V、8V和32V，单绕组电压为128V。G1G18是18只双向可控硅，作为双向可控硅开关。2.6.1 双向可控硅开关工作原理 双向可控硅开关是本设计中一个重要的元件，可以认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成。所以要想知道双向可空硅的工作原理首先要了解晶闸管。 晶闸管内部是PNPN四层半导体结构，分别命名为P1、N1、P2、N2四个区。P1区引出阳极A，