摘要：扼要介绍了智能励磁功率柜的概念及C8051F060单片机的特色，具体论说了依据C8051F060的智能励磁功率柜的结构、原理以及与CAN总线通讯的完结办法。该操控计划体系集成度高、硬件简略、作业牢靠，具有很好的推行价值。 要害词：C8051F060 微操控器 CAN 现场总线 励磁 1 导言 跟着发电机容量的不断增大，对励磁体系的要求越来越高。国内现在运用的各类励磁调节器都十分先进，但功率柜的制作水平却不尽善尽美，这必然影响励磁体系全体功用的进步然后阻碍全体发电体系功用的进步。 现在，国产的励磁功率柜普遍存在检测功用不全、信息传送技能、操控和检测技能落后等问题。为了处理这一问题，本文给出了经过选用高集成度单片机C8051F060完结的智能励磁功率柜与CAN总线的通讯办法，该计划具有齐备的检测、操控和通讯功用。
2 C8051F060单片机的特色 C8051FXX系列单片机是美国CYGNAL公司推出的一种与51系列单片机内核兼容的单片机。仅就笔者对C8051F060的运用实践介绍一下其新特色： (1)内核选用流水线结构，速度可达25MIPS(25MHz晶振)，比一般的51单片机快10倍;其指令与规范系列51单片机兼容，因而把握开发进程十分简略;该芯片的JTAG调试办法支撑在体系、全速、非刺进调试和编程，且不占用片内资源。 (2)片上集成有64kB Flash、4352B内部RAM(256+4kB，可外扩至64kB)、59个I/O口、 2通道16位1MSPS的可编程增益ADC、8通道10位200kSPS可编程增益ADC、2路12位DAC、3路模仿比较器、内部电压基准以及片内电源监督、降压检测和看门狗等功用。因为C8051F060的高集成度，因而无需外扩ROM、RAM、AD、DA、watchdog、可编程I/O口和EEPROM(用片内Flash完结)，然后大大简化了硬件电路，并为构成以C8051F060为中心的单片机体系发明了条件，一起也进步了体系的牢靠性。
(3)片内集成有2个UART、1个SM(兼容I2C)和1个SPI。最为便当的是，C8051F060集成了CAN总线操控器，这使得CAN总线具有开发费用低价、抗搅扰性强、可适用于工业现场使用等特色，并可广泛使用于搅扰环境十分严峻的各种工业现场测控范畴。C8051F060只需加上CAN总线收发电路就可挂接到CAN通讯网络上，因而大大简化了通讯体系的规划，减少了通讯节点受搅扰的概率。 (4)可编程的16位计数器阵列PCA有6个捕捉/比较模块和5个通用16位计数器/定时器，这一为要求定时器/计数器具有较多的测控节点供给了便利。 (5)C8051F060能满意绝大多数工业测控节点的要求，可以构成以C8051F060为中心的单片机体系，假如配以外围丈量单元，还可构成完好的测控节点。 3 智能励磁功率柜的体系结构 智能功率柜体系原理框图如图1所示。功率柜中最要害的部件是三相全控桥，操控此桥的中心参数为触发视点，该参数可由CAN总线经过调节器送出，一起送达本地柜应发的电流值。经检测得到的输出电流与调节器的应发给定电流进行比较并完结PI运算，即可产生新的微调触发视点。该触发视点经PCA构成触发脉冲继而驱动三相全控桥，然后完结柜间均流。与此一起，经过信号检测模块还可将柜内温度、晶闸管通断状况、输出电流值送入微操控器，以对各参数进行核算剖析，并将其与设定的阈值进行比较，最终实时显现丈量成果，一起报警。 图3 同步信号收集电路 3.1 依据PCA模块完结的数字移相触发 三相晶闸管全控桥的作业原理及六个晶闸管的触发脉冲相序联系如图2所示。 该PCA中包含6个依据同一16位计数器，并可作为时基的捕捉/比较模块，每个模块可构成正沿捕捉、负沿捕捉、正负沿捕捉、软件定时器、高速输出、脉冲宽度调制器等6种办法。本规划中选用的是高速输出形式，当PCA计数器与模块的16位捕捉/比较寄存器相匹配时，相应模块的CEX引脚的逻辑电平将产生变化，并引起相应中止。 触发信号从同步信号过零点开端计时，调节器则经CAN网将触发角的电视点值α、同步信号周期值TSYN和脉冲宽度W发送给各功率柜。同步信号采样电路见图3，当同步信号过零产生中止时，PCA计数器开端计数，并依据α、W、TSYN及PCA计数频率核算出α的对应值Tα1～Tα6和脉冲后沿的对应值TW1～TW6，然后将Tα1～Tα6写入6个模块的16位捕捉/比较寄存器中。当捕捉寄存器的值与PCA计数器的值相符时，CEX引脚将变为高电平，以使相应模块产生中止，一起在中止子程序中，相应的TWN被写入16位捕捉/比较寄存器。当其与PCA计数器值相符时，CEX引脚变为低电平，其间一路触发单脉冲。用门电路便可将6路单脉冲合为6路双窄脉冲。下式为Tα和TW核算办法： TαN=TSYNα+90N-1/360TCLK TWN=TSYNα+W+90N-1/360TCLK 式中，N可取12…6， TCLK为PCA计数器的计数周期。 3.2 经过片内Flash在线修正参数
C8051F060中Flash的0X0000～0X007F地址规模既可用于片内64kB Flash，也可用于附加的128B的扇区，这可经过设置PSCTL寄存器的SFLE位来完结。因为片内Flash有必要先擦除再写入，并且应当以512B为一扇区进行，故附加的128B的扇区更适合用作非易失性数据的存储。在功率柜中，一般需求在线修正的参数为PI调节器的P和I，下面以KEIL C句子为例给出在线修正参数的程序： WrRe Flash unsigned int xdata *pwrite unsigned int code *pread unsigned char i unsigned char i1 WDTCN=0xde //制止看门狗 WDTCN=0xad FLSCL|=0x09 //25MHz时钟的擦写频率 PSCTL|=0X02 //答应Flash扇区擦除 PSCTL|=0X05 //答应Flash扇区写 pwrite=0x0000 0x0000指向128B扇区 *pwrite=0 //擦除Flash PSCTL=～0X02 //制止擦除Flash fori=0i2i++ //将P和I参数写入 *pwrite++=PIi PSCTL=～0x01 //制止写Flash pread=0x0000 //读入当时值 fori1=0i12i1++ PIi1=*pread++ 4 CAN总线在励磁设备中的使用 CAN总线是首要的现场总线之一。因为其低价的开发费用、杰出的抗搅扰才能，CAN总线在工业测控范畴得到了广泛使用。关于CAN总线的基本概念和接口电路，其相关内容较多，本文只介绍如何用C8051F060完结CAN总线通讯的办法。 4.1 C8051F060的CAN操控器结构 图4给出了C8051F060的内部CAN结构图，因为MCU不能直接拜访信息RAM，因而，有必要经过IF寄存器与信息RAM交流数据。信息RAM共可存储32帧信息。而IF寄存器则分为IF1和IF2两组，以别离界说为承受、发送功用，IF的CommandRequest寄存器可用于界说拜访32帧信息的哪一帧，CommandMask则用于界说将一帧信息的哪一部分传到信息RAM中。 当中止寄存器IR为0x0000时，表明没有中止产生;当其为0x0001～0x0020时，表明32帧信息的哪一帧引起中止，而当其为0x8000时，则表明状况改动(发送完结、接纳完结、过错状况等)引起中止。 4.2 CAN通讯 通讯的初始化进程与其它CAN操控器相似，图5给出了其发送、信息RAM与IF通讯和接纳中止子程序的框图。 4.3 CAN总线在智能功率柜中的使用
CAN通讯体系由四个节点组成，其间包含一个调节器和三个功率柜。功率柜由C8051F060完结通讯功用，调节器由集成了CAN协议的网卡HT-1302B担任通讯。调节器可将单柜应发电流值、触发角、同步信号周期以及脉冲宽度等参数发送给各功率柜。功率柜则将各柜的输出电流值、导通监督成果、柜内各点温度反应回调节器。 5 结束语 因为C8051F060的高集成度，因而只需少数外围丈量电路便可组成集操控与通讯功用于一体的单片体系，一起可进步体系的全体牢靠性。别的，C8051F060内核与一般51系列兼容，且指令简略易学，因而，可缩短体系开发周期。本体系由带屏蔽层的双绞线构成通讯介质，最大通讯间隔不超越150米，通讯速率可达250kbps。实践运转证明：通讯作用很好。由此可见：本操控计划集成度高、硬件简略、作业牢靠，具有很好的推行价值。
