摘要：本文主要介紹一種基于STC12C5A60S2單片機控制智能型防爆電抗器控制器的設計，可對電流、電壓、溫度等多個信號進行采集，具有時間型、電流型、時間和電流型等多種起動控制方式，起動完成后監控正常運行狀態下的電流以及電抗器本體溫度的情況．完全充當開關來控制電抗器實時動作，并可實時將起動電抗器各種數據通過監控網絡反應到地面監控室，保證系統的正常運行。

　　1、防爆電抗器控制器的硬件設計

　　設計采用STC12C5A60S2單片機為控制核心．由傳感器完成對電流信號、電壓信號、溫度信號等多個模擬信號的采樣．模擬信號經A／D轉換成相應的數字信號送入單片機進行處理由于單片機的處理速度是S級，所以對系統保護和控制更準確更快速．能保證電動機以多種方式進行起動，同時還可以通過485通訊接口和電力電網監控系統進行聯機通訊，以實現對井下電網的集成化控制。控制器的硬件系統如圖2所示。

　　1.1硬件選型設計

　　（1）系統控制核心

　　控制器的系統控制核心采用宏晶的單時鐘單片機STC12C5A60S2。它具有高速度、低功耗、超強抗干擾等特點．是一款基于8051內核的SOC．內部集成MAX810專用復位電路、2路PWM、8路高速l0位A／D、60K的F1ash、1280BSRAM、2個16位定時器、32個I／O接口、2個PCA定時器、2個DR。同時具有看門狗、外部實時低壓檢測中斷、EEPROM、獨立波特率發生器、外部可調門檻電壓等，是一款針對強干擾場合的電機控制型單片機．非常適合井下粉塵多、濕度大的惡劣工作環境。

　　（2）溫度采集模塊

　　對溫度信號的采集采用DALLAS的DS18B20。該模塊具有小體積、單總線、強抗干擾、高精度等優點．可直接將溫度轉換成串行數字信號供處理器處理該模塊與單片機通過單線連接，電路簡單。

　　（3）液晶顯示模塊

　　為了給現場工作人員提供一個方便的人機界面．控制器采用HS12864—15液晶顯示模塊。該模塊采用3線串行多種接口方式．顯示分辨率為128x64．內置8192個16“16點漢字和128個16”8點ASCII字符集．顯示8x4行16x16點陣的漢字或16x4行16x8點陣的ASCII碼字符．還可完成圖形顯示。利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令．可構成全中文人機交互圖形界面。并且低電壓、低功耗、低價格，是一款性價比較高的模塊。

　　（4）電流采集模塊

　　控制器的電流采集選擇使用TR0142—2SB雙屏蔽抗干擾型電流變換器．它具有電路簡單。無須外接工作電源；過載能力強，能承受額定電流1060倍瞬時沖擊不飽和：電流電壓一次變換到位．直接將被測電流隔離轉換成電壓輸出的特點。選用TRO142—2SB的規格為150A／3．53V．輸入電流額定值5A，精度0．1．角差《10，最大過載電流150A。工作環境一25～+65℃．外殼材料為阻燃PBT／阻燃ABS．抗干擾能力強．適合井下復雜惡劣的環境。

　　1.2I/o分配設計

　　由于控制器電路中有多路外部I／O開關量信號以及多路電流電壓模擬信號，同時還有液晶顯示、通訊信號和按鍵．所以對其I／O口使用情況設計如表1所示

　　1.3按鍵電路設計

　　系統設計采用3個獨立按鍵，功能分別為：確定（SI）、移位（S2）、取消（S3），用于對系統參數進行調整。由于按鍵少。設計中采用獨立按鍵，按鍵輸入采用低電平有效

　　1.4輸出電路設計

　　輸出電路要控制高壓真空接觸器斷開或閉合對輸出電路的設計采用光電耦合器進行隔離．保證輸人端與輸出端完全實現電氣隔離輸出電路如圖3所示。

　　2、軟件設計

　　主程序是控制器軟件結構的示意圖主程序流程如圖4所示電抗器控制器上電工作后．進入主程序人口．完成程序初始化。主要是一些外圍設備的初始化初始化完成后設置按鍵進行電流、溫度、時間等參數的設定工作，進入起動初始屏。將采集到的溫度、絕緣性能、電壓等數據進行分析、處理、判斷是否達到起動條件，如果達到起動條件時．控制主接觸器吸合，控制電動機正常起動。同時對起動過程中的電機進行監測，程序對采集的電流、溫度、時間進行實時監控、處理、分析和顯示，同時判斷電流、時間、溫度是否超限，一旦超限．控制器控制主接觸器KM1對電動機進行保護。若正常起動后，控制器實時測量電流、電壓、溫度、絕緣性能并對電機正常運行時的狀態進行保護。

　　3、輸出電路

　　圖中電路中單片機輸出控制信號經緩沖器7407放大后送入光耦。電阻R2為光耦輸出光敏晶體管的負載電阻，R2的選取應保證：光耦內部的LED發光使輸出光敏晶體管導通可靠飽和：而在光耦晶體管截止時，T1可靠飽和。由于光耦響應速度慢使開關延遲時間加長。限制了光耦使用頻率。注意：直流電源Vcc考慮必須另外采用一組獨立的直流電源．不可與單片機的直流電源共享。

　　4、結語

　　本文中幾種輸出電路通過廣泛的應用表明．設計合理、可以可靠地實現單片機與電氣控制系統的連接．具有較高的工程實用價值。在設計單片機輸出電路時，電路的結構及參數選擇是致關重要的，一旦被疏忽。往往會使輸出電路工作不可靠，造成系統不能正常運行。正確的選擇和使用輸出電路對合理地設計電氣控制系統，提高電路的接口驅動能力增強系統穩定性和抗干擾能力有實際指導意義。在實際使用中應根據控制系統運行現場等情況綜合考慮，來選擇合適的輸出電路。