单片机控制可控硅调光技术：原理、实现和应用实例

# 1. 可控硅调光原理

可控硅调光是一种利用可控硅（SCR）的特性来控制交流电功率的调光技术。可控硅是一种半导体器件，具有三个端子：阳极（A）、阴极（K）和栅极（G）。当栅极施加触发信号时，可控硅导通，允许电流从阳极流向阴极。当栅极信号消失时，可控硅关断，阻断电流流动。

可控硅调光原理是利用可控硅的触发特性，通过控制栅极触发信号的时刻来控制可控硅的导通时间，从而控制交流电功率。当栅极触发信号提前时，可控硅导通时间长，交流电功率大；当栅极触发信号延后时，可控硅导通时间短，交流电功率小。通过调节栅极触发信号的时刻，可以实现交流电功率的无级调控。

# 2. 单片机控制可控硅调光实现

### 2.1 单片机硬件电路设计

单片机控制可控硅调光需要设计相应的硬件电路，主要包括：

- **单片机：**负责控制可控硅的触发和调制。
- **可控硅：**执行调光功能，控制负载的通断。
- **隔离电路：**隔离单片机和负载之间的电气信号，防止干扰。
- **电源电路：**为单片机和可控硅供电。

**硬件电路设计流程：**

1. **选择单片机：**根据调光需求选择性能合适的单片机。
2. **设计可控硅驱动电路：**设计可控硅的触发和保护电路，确保可控硅安全可靠地工作。
3. **设计隔离电路：**选择合适的隔离器件，隔离单片机和负载之间的电气信号。
4. **设计电源电路：**设计稳定可靠的电源电路，为单片机和可控硅供电。

### 2.2 单片机软件程序设计

单片机软件程序设计包括可控硅触发算法和PWM调制实现。

#### 2.2.1 可控硅触发算法

可控硅触发算法是控制可控硅导通的关键。常用的触发算法有：

- **零交叉触发：**在交流电的零交叉点触发可控硅导通，实现无闪烁调光。
- **相位控制触发：**在交流电的特定相位角触发可控硅导通，实现调光范围更广。

**代码块：**

void SCR_Trigger(void)
{
    if (AC_ZeroCrossFlag)
    {
        // 零交叉触发
        SCR_TriggerPin = 1;
        Delay_us(10);
        SCR_TriggerPin = 0;
        AC_ZeroCrossFlag = 0;
    }
    else
    {
        // 相位控制触发
        if (PhaseAngle < PhaseTarget)
        {
            SCR_TriggerPin = 1;
        }
        else
        {
            SCR_TriggerPin = 0;
        }
    }
}

**代码逻辑分析：**

* 判断是否为交流电零交叉点。
* 根据触发算法，控制可控硅触发引脚。
* 相位控制触发时，根据相位角控制可控硅导通时间。

#### 2.2.2 PWM调制实现

PWM调制是通过改变可控硅导通时间来实现调光的。常用的PWM调制方式有：

- **周期调制：**改变PWM周期，控制可控硅导通时间。
- **占空比调制：**改变PWM占空比，控制可控硅导通时间。

**代码块：**

void PWM_Modulation(void)
{
    if (PWM_Period < PWM_Target)
    {
        // 周期调制
        TIM_SetPeriod(PWM_Period);
    }
    else
    {
        // 占空比调制
        TIM_SetCompare(PWM_Compare);
    }
}

**代码逻辑分析：**

* 根据调光需求，设置PWM周期或占空比。
* 通过定时器模块实现PWM调制。

# 3. 单片机控制可控硅调光应用实例

### 3.1 智能调光灯具设计

#### 3.1.1 方案设计

智能调光灯具采用单片机控制可控硅调光技术，实现对灯具亮度的智能化控制。系统框图如图 3.1 所示。

[图片]

**图 3.1 智能调光灯具系统框图**

系统主要由单片机、可控硅、光传感器、电源模块和用户界面组成。单片机负责接收用户指令，根据光传感器采集的光照强度数据，通过可控硅控制灯具亮度。

#### 3.1.2 硬件电路设计

智能调光灯具的硬件电路设计主要包括单片机电路、可控硅驱动电路、光传感器电路和电源模块。

##### 单片机电路

单片机