摘要：单片机控制技术属于电气自动化控制领域，其稳定性与抗干扰性得到广泛的认可，在强电的控制应用方面越来越多。本文讲述了单片机的主要功能特点，包括中断系统、算数与逻辑运算功能以及建立在单片机基础上的工控PLC等。单片机是强电控制的核心，通过与继电器控制技术相结合来完成弱电到强电的控制，虽然单片机控制技术为强电的控制带来了很大的方便，但其程序接口没有标准化，网络结构不够一致，所这两个是目前单片机控制强电技术要亟待解决的问题。
关键词：单片机控制技术；强电控制；应用
1导言
使用强电的设备一般都具有工作电压较高，电流较大以及频率较低的特性，强电设备的使用要严格遵循使用规范，否则可能导致严重的事故。弱电的电压一般不超过36V，其电流较小，功率也较低，对人体不能直接产生伤害，弱电通常应用在智能控制器、电子通信设备、网络线路、视频线路等家用线路内部。在我国单纯依靠强电的自动控制已经不能满足现代控制要求以及操作过程中的性能要求。自动化技术通过弱电控制强电得到了非常好的发展，我国的弱电控制已经实现了弱电化控制和自动化控制。单片机控制技术属于电气自动化控制领域，常应用在智能系统设计与控制中，随着单片机技术的不断发展，其稳定性与抗干扰性能都有了很大的提高，能够适应工业现场的复杂环境与干扰，并在强电控制的应用方面越来越多。
2电路介绍
2.1电源
电源部分由一个由稳压管7805、电容、整流桥和变压器组成的+5V的稳压电源。变压器得到市电220V电压，将交流的220V电压转化为12V的交流电压，9V的交流电压经过整流桥后变为直流9V电压，经过电容滤波以后，在稳压管7805的作用下，将9V直流电压变为5V直流，为单片机提供稳定的低压电。
2.2单片机控制部分
利用HT46R47来实现温度的控制，通过温度传感器将采集的温度送给单片机，单片机对此进行工作，并用程序来控制加热器件。控制电路的介绍：（1）单片机HT46R47的12脚VCC脚1连接上面电路的+5V电压。（2）单片机HT46R47的11脚RES脚与电阻R2，电容C3组成一个复位电路。（3）单片机HT46R47的13，14脚与12M晶振组成时钟电路。HT46R47的介绍：HT46R47是8位高性能、高效益的RISC结构单片机，用于直接处理模拟信号，例如直接连接传感器。该系列单片机包含一个集成的多通道模数转换器，以及一个或多个脉冲宽度调制输出。同时也增强了单片机的其它内部特性，如暂停、唤醒功能、振荡器选择和可编程分频器等，增加了单片机的使用灵活度，而这些特性也同时保证实际应用时只需要最少的外部器件，进而降低了整个产品的成本。有了集成的A/D和PWM功能的优势，再加上低功耗、高性能、灵活控制的输入/输出和低成本等特性，此系列单片机广泛被应用在传感器信号处理、马达驱动、工业控制、消费性产品和子系统控制器等场合。
2.3测温
单片机的8脚与R2，R3组成一个简单的分压电路，R2是定值电阻11K，R3是温度传感器的电阻，它会随着水温的变化而变化，8脚得到5V电压的分压，单片机得到电压的信号，然后判断是否继续加热。
2.4加热部分
2.4.1可控硅的介绍
可控硅BTA16：可控硅又叫晶闸管，它有三个引脚，一个是阴极K个是阳极A一另一个是栅极（控制极）G。使用时阳极与阴极之间加正电压，并接入负载，注意负载电流不要大于管子的额定电流，否则将会烧坏管子.正常情况下管子是阻断状态，当控制极与阴极之间加上一定的控制脉冲电压时，负载电流大于擎住电流时，晶闸管就开始导通，只有当负载电流小于晶闸管的维持电流时，晶闸管才能恢复阻断状态。交流电在某个瞬间是有极性的，当你给栅极加脉冲时，只有交流电的正半周晶闸管才能导能，当电流过零变负半周时，晶闸管将关断。
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2.4.2光电耦合器的介绍
光电耦合器是一种把红外光发射器件和红外光接受器件以及信号处理电路等封装在同一管座内的器件。当输入电信号加到输入端发光器件LED上，LED发光，光接受器件接受光信号并转换成电信号，然后将电信号直接输出，或者将电信号放大处理成标准数字电平输出，这样就实现了“电－光－电”的转换及传输，光是传输的媒介，因而输入端与输出端在电气上是绝缘的，也称为电隔离。
2.4.3PTC加热器
加热器件采用PTC加热器，PTC加热器是近年来发展迅速的新型电子材料，工作时不发红，无明火，可干烧，使用方便、安全、省电。在中小功率加热场合，具有恒温发热、无明火、热转换率高、受电源电压影响极小、自然寿命长等传统发热元件无法比拟的优势，在电热器具中的应用越来越广泛。
3单片机强电控制
3.1基本控制原理
单片机是进行弱电控制强电的最核心的控制系统。单片机通过一定的外围设备，如强电控制应用的各种类型与功能的继电器、晶闸管、二极管以及三极管等，经过一定的通信与数据处理之后就可以对强电设备进行控制了。以容器恒温控制系统为例，单片机必须要使用温度传感器进行温度的测量，并对测量得到的温度数据进行相应的处理（算数与逻辑运行），可得到实时性的温度数据，也可有规律地按照一定周期进行温度数据采集与处理。单片机对处理后的数据可进行判断，与预先设定好的温度值进行比较，若此时的容器温度没有达到设定值，单片机可以负责控制容器加热驱动电路，使容器内的温度升高，若容器内的温度高于设定值，则单片机可控制加热驱动电路关闭，冷却容器。
3.2继电器技术
继电器由控制系统和被控制系统组成，通常应用于自动控制领域中，其工作原理是利用较小的电流控制内部线圈的通断，进而去控制较大电流的开关。继电器在电路中能够起到安全保护、自动开关与转换电路等功能，所以继电器是单片机实现弱电控制强电的常用元器件。继电器的种类很多，在强电控制中常用的有电磁继电器、固态继电器、弹簧继电器、时间继电器、中间继电器等。其中电磁继电器只要在线圈两端加上一定的电压，产生电磁效应，衔铁就会在电磁力作用下吸向铁芯，带动衔铁的动触点与静触点吸合。当断电时，衔铁则在弹簧力的作用下复位，使动触点与原来的静触点释放，达到导通与断路的作用。固态继电器的输入端与输出端分别有两个接线端，中间采用隔离器件将输入与输出隔离开来。固态继电器在强电控制中的性能良好，其本身是一种无触点的开关。对于小的信号输入，固态继电器能够直接对小信号进行放大。固态继电器通过光电隔离装置，保证了电路的可靠性与安全，且其工作时的开关速度快，噪声低，能耗低，抗干扰能力强。
3.3单片机与继电器控制
单片机的通用输入与输出口本身也可作为开关控制，但其输出电压较低、功率小，很难满足工业的强电控制要求，所以通常将单片机的弱电输出与继电器的强电输入相结合来对使用强电设备进行控制。如PLC与电磁继电器结合控制三相异步电机的启停动作，8051单片机与电磁继电器结合控制小功率的步进电机运转等。单片机控制强电的发展依然要完成两个方面的任务：程序接口标准化和网络结构一致化。程序接口标准化有助于控制程序的编制、上下载、兼容性等。构建一致的网络平台，有助于信息的有效与快速传递，构建柔性的强电控制系统。
4结语
在单片机测控系统中，弱电控制强电的运用较为广泛。使用一块单片机、一个光电藕合器和一个可控硅就能够使SV弱电控制220V的强电，这种原理使得对各种电器的控制成为可能，通过弱电控制强电，能够为我们的生活提供方便。比如利用弱电控制强电的原理制成水温恒温控制系统，包括酸奶机、暖奶器、理疗器、足浴器、巧克力机等等，这些机器的制成为我们的生活提供了很大的方便。
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论文作者:赵家莹,李智超,王岩,毕建兴
论文发表刊物:《电力设备》2018年第9期
论文发表时间:2018/7/5
标签：单片机论文; 强电论文; 继电器论文; 电压论文; 弱电论文; 电流论文; 电路论文; 《电力设备》2018年第9期论文;