揭秘单片机控制可控硅的奥秘：深入浅出解析工作原理

 # 1. 单片机与可控硅基础** **1.1 单片机简介** 单片机是一种微型计算机，它将中央处理器、存储器、输入/输出接口等功能集成在一个芯片上。单片机具有体积小、功耗低、成本低、可编程等优点，广泛应用于各种电子设备中。 **1.2 可控硅简介** 可控硅是一种半导体器件，它具有三个电极：阳极、阴极和控制极。当控制极施加一定电压时，可控硅可以导通或关断，从而控制电路中的电流。可控硅广泛应用于调光、调速、开关等场合。 # 2. 单片机控制可控硅的原理 ### 2.1 可控硅的工作原理 可控硅是一种三端半导体器件，具有单向导电性和可控导通性。其工作原理如下： * **关断状态：**当栅极电压为0时，可控硅处于关断状态，主端子（阳极和阴极）之间无电流通过。 * **导通状态：**当栅极电压达到一定值时，可控硅导通，主端子之间产生电流。导通后，栅极电压可以为0，可控硅仍保持导通状态。 * **触发条件：**可控硅导通需要满足以下条件： * 阳极电压为正 * 栅极电压达到触发电压 * 负载电流达到保持电流 ### 2.2 单片机与可控硅的连接方式 单片机与可控硅的连接方式有两种： * **直接连接：**单片机的IO口直接连接可控硅的栅极，通过单片机输出高电平触发可控硅导通。这种方式简单易行，但抗干扰能力较差。 * **隔离连接：**使用光耦合器隔离单片机与可控硅，单片机通过光耦合器输出光信号触发可控硅导通。这种方式抗干扰能力强，但电路复杂度较高。 ### 2.3 单片机控制可控硅的时序要求 单片机控制可控硅时，需要满足以下时序要求： * **触发脉冲宽度：**触发脉冲宽度应大于可控硅的最小触发脉冲宽度，否则可控硅可能无法导通。 * **触发脉冲间隔：**触发脉冲间隔应大于可控硅的最小关断时间，否则可控硅可能无法关断。 * **保持电流：**负载电流应大于可控硅的最小保持电流，否则可控硅可能在导通后关断。 **代码块：** ```c // 单片机控制可控硅触发程序 void SCR_Trigger(void) { // 设置IO口为输出模式 P1DIR |= BIT0; // 输出触发脉冲 P1OUT |= BIT0; delay_us(100); // 触发脉冲宽度为100us P1OUT &= ~BIT0; delay_ms(1); // 触发脉冲间隔为1ms } ``` **逻辑分析：** 该代码实现了单片机控制可控硅的触发功能。首先设置IO口为输出模式，然后输出一个100us的触发脉冲，最后等待1ms的触发脉冲间隔。 **参数说明：** * `P1DIR |= BIT0;`：设置P1口第0位为输出模式。 * `P1OUT |= BIT0;`：输出高电平触发可控硅导通。 * `delay_us(100);`：延时100us，满足触发脉冲宽度要求。 * `P1OUT &= ~BIT0;`：输出低电平，关闭触发脉冲。 * `delay_ms(1);`：延时1ms，满足触发脉冲间隔要求。 # 3.1 单片机控制可控硅调光 **原理** 单片机控制可控硅调光，是通过控制可控硅的导通角来实现的。导通角是指可控硅从导通到关断期间，正向电压加在可控硅两端的时间占一个交流电周期的百分比。导通角越大，可控硅导通时间越长，负载两端的电压越高，亮度越亮。 **实现步骤** 1. **初始化单片机和可控硅：**配置单片机IO口，初始化可控硅驱动电路。 2. **读取光照强度：**使用光敏电阻或光电二极管等传感器检测光照强度，并将其转换成模拟电压。 3. **根据光照强度计算导通角：**根据光照强度，计算出对应的导通角值。 4. **生成触发脉冲：**根据导通角值，生成一个触发脉冲，触发可控硅导通。 5. **控制可控硅导通：**通过触发脉冲控制可控硅的导通，从而调节负载两端的电压，实现调光。 **代码示例** ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <stm32f10x.h> // 光照强度模拟电压转换函数 uint16_t get_light_intensity(void) { // ... } // 根据光照强度计算导通角 uint16_t calc_conduction_angle(uint16_t light_intensity) { // ... } // 生成触发脉冲 void generate_trigger_pulse(uint16_t conduction_angle) { // ... } int main(void) { // 初始化单片机和可控硅 // ... while (1) { // 读取光照强度 uint16_t light_intensity = get_light_intensity(); // 根据光照强度计算导通角 uint16_t conduction_angle = calc_conduction_angle(light_intensity); ```