基于单片机C8051F060的智能功率柜
智能励磁功率柜的概念及C8051F060单片机的特点，详细论述了基于C8051F060的智能励磁功率柜的结构、原理以及与CAN总线通信的实现方法。该控制方案系统集成度高、硬件简单、工作可靠，具有很好的推广价值。关键词：C8051F060微控制器CAN现场总线励磁1引言随着发电机容量的不断增大，对励磁系统的要求越来越高。国内目前使用的各类励磁调节器都非常先进，但功率柜的制造水平却不尽如人意，这势必影响励磁系统整体性能的提高进而妨碍整体发电系统性能的提高。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。
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，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。片上集成有64kBFlash、4352B内部RAM、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。
片内集成有2个UART、1个SM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。
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。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。
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。
CAN通信系统由四个节点组成，其中包括一个调节器和三个功率柜。功率柜由C8051F060完成通信功能，调节器由集成了CAN协议的网卡HT-1302B负责通信。调节器可将单柜应发电流值、触发角、同步信号周期以及脉冲宽度等参数发送给各功率柜。功率柜则将各柜的输出电流值、导通监视结果、柜内各点温度反馈回调节器。由于
C8051F060的高集成度，因而只需少量外围测量电路便可组成集控制与通信功能于一体的单片系统，同时可提高系统的整体可靠性。本系统由带屏蔽层的双绞线构成通信介质，最大通信距离不超过150米，通信速率可达250kbps。实际运行证明：通信效果很好。
