基于单片机C8051F060的智能功率柜的设计应用

　　1　引言

　　目前，国产的励磁功率柜普遍存在检测功能不全、信息传送技术、控制和检测技术落后等问题。为了解决这一问题，本文给出了通过采用高集成度单片机C8051F060实现的智能励磁功率柜与CAN总线的通信方法，该方案具有完备的检测、控制和通信功能。

　　2　C8051F060单片机的特点

　　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的使用实践介绍一下其新特点：

　　(1)内核采用流水线结构，速度可达25MIPS(25MHz晶振)，比普通的51单片机快10倍;其指令与标准系列51单片机兼容，因而掌握开发过程非常容易;该芯片的JTAG调试方式支持在系统、全速、非插入调试和编程，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路模拟比较器、内部电压基准以及片内电源监视、降压检测和看门狗等功能。由于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实现)，从而大大简化了硬件电路，并为构成以C8051F060为核心的单片机系统创造了条件，同时也提高了系统的可靠性。

　　(3)片内集成有2个UART、1个SM(兼容I2C)和1个SPI。最为便利的是，C8051F060集成了CAN总线控制器，这使得CAN总线具有开发费用低廉、抗干扰性强、可适用于工业现场应用等特点，并可广泛应用于干扰环境非常严重的各种工业现场测控领域。C8051F060只需加上CAN总线收发电路就可挂接到CAN通信网络上，因而大大简化了通信系统的设计，减少了通信节点受干扰的概率。

　　(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提供了方便。

　　(5)C8051F060能满足绝大多数工业测控节点的要求，能够形成以C8051F060为核心的单片机系统，如果配以外围测量单元，还可形成完整的测控节点。

　　3　智能励磁功率柜的系统结构

　　智能功率柜系统原理框图如图1所示。功率柜中最关键的部件是三相全控桥，控制此桥的核心参数为触发角度，该参数可由CAN总线通过调节器送出，同时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成PI运算，即可产生新的微调触发角度。该触发角度经PCA形成触发脉冲继而驱动三相全控桥，从而实现柜间均流。与此同时，通过信号检测模块还可将柜内温度、晶闸管通断状态、输出电流值送入微控制器，以对各参数进行计算分析，并将其与设定的阈值进行比较，最后实时显示测量结果，同时报警。