基于i_o方式的单片机在ups实时控制中的应用

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1、万方数据第32卷第6期2000年12月V01．32No．6Dec．2000基于I／O方式的单片机在UPS实时控制中的应用马维华(南京航空航天大学计算机科学与工程系南京，210016)摘要采用基于I／O方式的内部自带OTP(Onlytimeprograming)ROM中的单片机，既能满足智能化要求，又能大大节约UPS的生产成本。文中介绍了基于I／O方式下单片机在线互动式不间断电源中的典型应用，阐述了采用GMS系列具有0TP型ROM的单片机为微控制器，配以串行方式的接口芯片构成UPS主控系统的组成及工作原理。着重介绍单片机与串行芯片及模拟串行方

2、式的接口方法，以及基于I／O方式下单片机应用系统的设计思想。实践证明，该方法具有很大的应用价值。关键词：单片机；接口；不问断电源；模数转换器中图分类号：TP274；TP36众所周知，单片机在智能化仪器仪表、前端控制、数据采集等诸多方面的应用十分广泛，对于生产产品的厂家来说，产品的硬件成本是在开发产品时首先要考虑的重要因素。然而，传统产品中采用的单片机大都采用总线方式，即需要外部扩展程序存储器、数据存储器以及扩展I／O等，这样必然增加硬件成本，对于功能并不复杂，单片机本身资源够用的场合，这完全是一种浪费。本文以笔者为某厂开发的以单片机为微控制

3、器的在线互动式不间断电源(UPS)为例，介绍基于I／O方式下单片机应用系统的设计方法。这种基于I／O方式单片机的应用往往被人忽视，但通过实际应用表明具有很大的实用价值。1系统组成及工作原理在线互动式UPS主控部分包括微控制器GMS97C52[1

4、、数据采集部分、串行E2PROM、显示部分(PICl6C54、驱动电路及LED阵列)、AVR(自动电压调整)、充电控制部分、逆变部分、报警以及串行通信等，如图1所示。数据采集部分‘23将要采集的模拟量通过一定的电压变换后接至串行方式工作的A／D收稿日期：2000—05—15；修改稿收到日期：2000

5、—07—30作者；马维华。男，副教授，1960年4月生。∞报一吡学A&学b吡大一盯天MO咎哪盯空山U航昭京№“南_量如万方数据第6期马维华：基于I／o方式的单片机在UPS实时控制中的应用697输图1系统组成转换器TLC0838。TI。C0838是8位八通道输入具有串行接口的A／D转换器。在微控制器的控制下依次采集ON／OFF／TEST按键、负载百分比、电池电压、输出逆变电压、市电输入电压、电池温度、保护电压等模拟信号，通过三线以串行方式将结果传送到微控制器内部RAM中。93C46为1K位(64×16)的串行E2PROM，用来存储UPS常规参

6、数。PICl6C54通过三根连线以自定义的串行方式接收GMS97C52发出的显示信息，经编码变换、显示驱动以动态方式使相应状态指示灯点亮，显示当前UPS的工作状态。8位D／A转换器DAC0800，在微控制器的控制下产生稳定的50Hz基准正弦波，经驱动和逆变后得到220V／50Hz的输出电压。基准正弦波始终保持与市电同相位，市电掉电后，以稳定的正弦波输出，来电后，经过相位调整，在基准相位与市电同相位后通过AVR调整转市电供电。基准波与输出波形经处理后，如果市电掉电，则在INTo端自动产生宽度为o．1ms左右的负脉冲，产生中断。在中断服务程序中

7、使工作方式迅速切换到逆变状态。充电部分负责对电池充电，充电由P0．5和WR二引脚控制，根据实际电池情况决定对电池充电强度和充电时间。报警部分在P0．6控制下，根据不同情况输出不同声响的报警信号。串行接口通过光电耦合器将电平转换为RS一232C电平，以保证与主控机可靠通信。通信的任务是接收主机发来的控制命令以及发送UPS工作状态等信息，实现远程监控。2微控制器以串行方式与外部芯片的接口由于I／O方式下单片机外部不提供系统总线，与外部芯片的接口，必然浪费数量有限的端口，因此在I／O方式下采用具有串行接口的芯片或模拟串行方式是节约I／O端口的有效

8、手段。下面介绍与串行A／D及模拟串行方式与PICl6C54接口以节省引脚的方法。万方数据698南京航空航天大学学报第32卷2．1与串行A／D转换器的接口图1右上方示出了串行A／D转换器TLC0838与微控制器的接口，它与微控制器仅使用三根连线，P2．6作为时钟信号(CLK)，P2．7既作为输入线也作为输出线(DI和DO)，P2．4作为片选信号(CS)。TLC0838的工作时序如图2所示。时钟信号并不要求有严格的时间限制，只要CLK周期不低于4ps即可。公共端COM接地的通道选择关系如表1所示。】23456789lO1112131421222

9、324252627丝K厂]厂]厂]厂]厂]厂]厂]几一几厂]厂L几一厂]_j]⋯门厂]j1．r]厂]』_L广LDI匝霹瘦匦渣匝Ⅱ亘蔓墨ZZZ2卫翌互互互互互互覃互Z互互互乙互五五