单片机在微波功率控制技术中的应用方案-单片机-电子工程世界网

1、单片机在微波功率控制技术中的应用方案-单片机-电子工程世界网 单片机在微波功率控制技术中的应用方案 (1)2012-07-02 19:23:13来源:21ic 关键字：单片机 微波功率 控制技术 1 引言微波以它的独特的功能开拓运用领域的新技术，其中包括微波通信，微波测量，微波加热等新技术。微波能产生于微波源。它是由产生微波能的心脏微波管和为微波管提供必要工作条件的电源组成。微波作为一种新的能量传递方式，在电子电气行业中发展很快，其中大功率微波源常用于加热及无极光灯的激励源，为了更好地满足应用的需要，经常需要功率控制。为达到无极紫外灯在微波的激发作用下，能够产生连续可变的光源，并且能够较好地克

2、服技术性与经济性的矛盾，提高性价比，本文论述单片机微波功率控制技术。2 芯片简介系统使用的pic16f873，采用静态设计技术、高性能的哈佛结构cpu和risc指令集，实现了低功耗和宽工作电压范围，提高了cpu的工作速度和效率。包含4k14的程序闪存，192字节的数据随机存储器和128字节数据eeprom存储器。其中i/o端口为端口a,b和c,具有13个中断源，三个定时器，两个ccp(捕捉器/比较器/pwm)模块、一个看门狗电路、一个并行从属端口psp，集成了8通道a/d转换器。pic16f87x系列既有spi和i2c主串行通信端口，又有usart异步串行通信端口。该芯片实现的主要功能：单片机

3、用于协调外围设备的数据，地址和控制信号的传送;完成对倍压整流输出电压的采样，a/d转换以及与设定值比较;完成触发脉冲的同步与发送;完成对拥护指令的识别以及对设备运行状态的显示。3 系统设计3.1 原理设计mcu是系统的核心，完成信号处理以及对各个模块进会谐调控制的任务。系统开机，单片机上电复位启动，检测键盘输入动作后，单片机根据不同的指令去完成不同的动作。在调功指令下达后，单片机根据输入数据计数，触发延时，并检测过零脉冲，同时送显示指令。触发延时结束，触发电路中的触发脉冲就产生并维持一定强度与时间，使双向晶闸管有效导通。磁控管工作后，由采样电路采集阳极电压信号，并与设定电压比较后对触发延时作一

4、定的修正。同时检测光强信息，使光强满足用户要求。通过这个过程，完成对无极灯放电的稳定控制，有连续调节的功能，而且操作简单，便于与用户直接交流，易于用户直接使用。系统结构图如图1所示。图1 系统结构图3.2 系统硬件设计(1)升压和整流的电路。磁控管腔体电压一般要达到1800v才能工作，为此必须设计升压变压器来抬升电压。采用两个变压器t1和t2并联方式向倍压整流电路供电。当交流电为正半周时，二极管d2承受正压导通对电容c2充电，直到达到交流电最大值;c1则处于放电过程，与t1次级线圈一起对磁控管供电。负半周则相反。其输出平均电压关系式为：采用全波倍压整流电路，其电路如图2所示。图2 全波倍压整流

5、电路 单片机在微波功率控制技术中的应用方案 (2)2012-07-02 19:23:13来源:21ic 关键字：单片机 微波功率 控制技术 电容的取值较为重要，它直接影响电压波形。为使波形平稳，且能够满足电压调节的响应速度，电容取值应以电容在半个周期完成放电为依据。在此电路中，负载有电源内阻(即次级绕组直流电阻)和磁控管总电阻约为300左右。以下采用不同电容值电压平均值及其波形参见表1。表1 不同电容值波形(2)过零检测电路。同步电路使用过零检测方法通知单片机的同步时刻。阳极电压(电流)反馈是重要的反馈，它很大程度上决定系统的准确性与稳定压，使用采样电阻进行电流采样。光强检测应用紫外线传感器感

6、应无极灯光强大小。为适时地给可控硅加触发脉冲，控制导通角，必须时刻对交流电的相位进行检测，为此专门设计一个电压过零检测器，如图3所示。图3 过零检测器a和b两点输出为全波整流后的脉动电压，当电压过零时，q1关闭，集电极电平为高，送到单片机中断口断出同步电压的相位。单片机在微波功率控制技术中的应用方案 (3)2012-07-02 19:23:13来源:21ic 关键字：单片机 微波功率 控制技术 (3)触发电路。触发电路实现对磁控管腔电压的控制，采用双向可控硅器件控制变压器原边电压。在控制极加一正或负电压，使双向可控硅导通。触发电路如图4所示。图4 触发电路(4)其它功能模块。阳极电流反馈电路：

7、磁控管工作时的通态电阻很少，因而阳极电压稍微变化，将会引起磁控管阳极电流的很大变化，输出功率亦会发生很大变化。为了稳定功率的输出，可采用单闭环反馈电路，它由阳极电流采样和光电耦合隔离电路组成。光强检测电路：系统采用进口的uva、uvb(波长为260370nm)的紫外线传感器。该传感器是波长400nm的，对紫外光敏感的二氧化钛光电二极管。输出电压为04.3v,转换系数。经数模转换,把模拟信号转换为二进制数,存储在数据缓冲区。电源电路：加入emi抗扰模块，采用多路供电，分别用于单片机，a/d基准和其它芯片。键盘与显示：采用矩阵或4*4键盘，完成指令的输入。显示采用led显示专用芯片与单片。机串行联

8、接，节省i/o口，节约单片机资源。3.3 系统软件设计本系统的稳定工作是基于软件算法，采用看门狗技术监视软件运行状态，有效提高运行的可靠性。不同型号的磁控管，对软件作适当修改，可适合不同的应用场合。其中系统的人机对话接口(键盘和显示器)，包含键盘扫描程序、键处理程序和显示子程序;电压控制的核心子程序，包含电压检测子程序，数值比较子程序，角度转换(即定时器初值转换)子程序，过零中断处理子程序等;数值间转换子程序，主要用于a/d转换后数值处理，以便电压调节、信息显示正确。程序用到的主要临时数据储存单元的简单介绍，系统的工作流程图如图5所示。调压子程序如图6所示。图5 工作流程图单片机在微波功率控制技术中的应用方案 (4)2012-07-02 19:23:13来源:21ic 关键字：单片机 微波功率 控制技术 图6 调压子程序4 结束语本设计以单片机pic16f873为核心部分，以双向可控硅为功率调节元