单片机控制电灯：电路原理图、程序代码

单片机控制电灯是极为简单的事情。

　　单片机其实就是一个微型“电脑”，它集成了CPU、RAM、ROM、I/O、定时器、中断等等功能。单片机工作需要直流电供电，一般是5V或者3.3V，而电灯需要交流220V。单片机需要通过驱动低压直流电控制交流电的器件去控制电灯的亮和灭。比如继电器或者可控硅。

　　单片机驱动继电器控制电灯

　　继电器通过触点的闭合和断开来控制电灯电源的开和关，给继电器的线圈施加直流电时，电磁铁产生磁力吸住衔铁，触点闭合，电灯通电点亮；继电器线圈断电后，电磁铁失去磁力，衔铁受弹簧力作用，触点断开，电灯熄灭。

　　单片机的输出口驱动能力是比较弱的，能够提供的电流最多20mA左右，也不能直接推动继电器工作，我们需要加入三极管来驱动继电器，当单片机的输出口DR设为高电平时，三极管Q1导通，继电器线圈通电，电灯点亮，当单片机的输出口DR设为低电平时，三极管Q1截止，继电器线圈断电，电灯熄灭。

　　有了单片机的协助，电灯的功能就很多了，除了可以定时开和定时关，还可以加入光线强弱检测，实现晚上自动开灯。

　　单片机驱动可控硅控制电灯

　　除了继电器可以控制电灯的亮和灭，还可以用双向可控硅控制电灯。继电器是机械式的开关控制，而双向可控硅是电子式的开关控制，还可以实现亮度调节。双向可控硅的导通由控制极（G）控制，我们只需要给控制极（G）提供一个脉冲的电流信号就可以触发它导通了。

　　我们可以通过光耦驱动双向可控硅控制电灯的亮和灭，当DR设为低电平时，光耦工作，电灯点亮，当DR设为高电平时，光耦停止工作，电灯熄灭。如果想调节电灯的亮度，还需要加入过零检测电路。

单片机控制的模拟开关灯

如图4.2.1所示，监视开关K1（接在P3.0端口上），用发光二极管L1（接在单片机P1.0端口上）显示开关状态，如果开关合上，L1亮，开关打开，L1熄灭。

2． 电路原理图

图4.2.1

3． 系统板上硬件连线

（1）． 把“单片机系统”区域中的P1.0端口用导线连接到“八路发光二极管指示模块”　　　　　　区域中的L1端口上；

（2）． 把“单片机系统”区域中的P3.0端口用导线连接到“四路拨动开关”区域中的K1端口上；

4． 程序设计内容

（1）． 开关状态的检测过程

单片机对开关状态的检测相对于单片机来说，是从单片机的P3.0端口输入信号，而输入的信号只有高电平和低电平两种，当拨开开关K1拨上去，即输入高电平，相当开关断开，当拨动开关K1拨下去，即输入低电平，相当开关闭合。单片机可以采用JB　BIT，REL或者是JNB　BIT，REL指令来完成对开关状态的检测即可。

（2）． 输出控制

如图3所示，当P1.0端口输出高电平，即P1.0＝1时，根据发光二极管的单向导电性可知，这时发光二极管L1熄灭；当P1.0端口输出低电平，即P1.0＝0时，发光二极管L1亮；我们可以使用SETB　P1.0指令使P1.0端口输出高电平，使用CLR　P1.0指令使P1.0端口输出低电平。

5． 程序框图

图4.2.2

6． 汇编源程序 ORG 00HSTART: JB P3.0,LIGCLR P1.0SJMP STARTLIG: SETB P1.0SJMP STARTEND

7． C语言源程序#include <AT89X51.H>sbit K1=P3^0;sbit L1=P1^0;void main(void){while(1){if(K1==0){L1=0; //灯亮}else{L1=1; //灯灭}}}

简单粗暴--5分钟搞定可控硅电路应用

可控硅对于电子工程师来说是个重要的元器件，对于一个合格的硬件工程师来说，必须要掌握可控硅的电路设计。可控硅在各个领域应用广泛，常用来做各种大功率负载的开关。相比继电器，可控硅有很多优势，继电器在开关动作时会产生电火花，在某些工业环境由于安全原因这是不允许的，继电器在开关动作时触点会发生氧化，影响继电器寿命，而这些缺点可控硅都能避免。

可控硅(Silicon Controlled Rectifier) 简称SCR，可控硅分单向可控硅和双向可控硅两种。双向可控硅也叫三端双向可控硅，简称TRIAC。双向可控硅在结构上相当于两个单向可控硅反向连接，这种可控硅具有双向导通功能。其通断状态由控制极G决定。在控制极G上加正脉冲(或负脉冲)可使其正向(或反向)导通。

单向可控硅工作原理

单向可控硅的电流是从阳极流向阴极，交流电过零点时截止，如图交流电的负半周时，单向可控硅是不导通的，在正半周时，只有控制栅极有触发信号时，可控硅才导通。

双向可控硅工作原理

双向可控硅的电流能从T1极流向T2极,也能从T2极流向T1极，交流电过零点时截止，只有控制栅极有正向或负向的触发信号时，可控硅才导通。

接下来我们讲解下使用最多的双向可控硅的一些电路应用

上图中，VCC和交流电其中一端是连接在一起的，这样就能保证单片机是输出低电平信号触发可控硅，这样可控硅触发工作在第3象限，上图中避免可控硅触发使用高电平信号，避免可控硅触发工作在第4象限。若运行在第4象限由于双向可控硅的内部结构，门极离主载流区域较远，导致需要更高的Igt,由 Ig 触发到负载电流开始流动，两者之间迟后时间较长,导致要求 Ig 维持较长时间,另外一个缺点就是会导致低得多的 dIT/dt 承受能力，若控制负载具有高dI/dt 值（例如白炽灯的冷灯丝），门极可能发生强烈退化。查阅可控硅BT134器件规格书，也明确说明触发工作在第4象限，Igt需求更大。如下图：

上图第1个主要是应用在低端类的产品上，常见的如家里的吊扇，第2个图加入单片机控制。

其它应用场合

电路的触发方式

栅极电路

上图是主要的可控硅栅极的触发电路

双向可控硅的应用主要事项：

1.在使用双向可控硅控制电感性负载时，一般要如下面所示连接 RC 吸收电路 ， 以抑制施加到器件上的 (dv/dt)c 值。当用双向可控硅开关控制电感性负载（L型负载）时，如在转换期间由于电流延迟的作用， (di/dt)c 和 (dv/dt)c 超过某个值时，可能因为(di/dt)c 和(dv/dt)c，不需栅极信号而进入导通状态，从而变得无法控制。

RC吸收回路的参数取值，我们常见的马达控制场合，常用的选取电阻为100欧。电容为0.01uF. 而起到噪声保护的作用的，接在控制栅极和T1之间的电阻和电容的参数，可根据环境和EMC效果酌情选取。

2.根据公式，Rg=(Vcc-Vgt)/Igt（Rg为栅极电阻），栅极电流和栅极电阻Rg和栅极电压Vgt有关。

栅极触发电流Igt的设定，应有足够的余量，要充分考虑低温最恶劣的环境，可控硅的结温特性确定了在低温下的Igt需求更大，如下图：

栅极触发电流Igt的设定，还需考虑栅极触发电压Vgt的因素，同样，也要充分考虑低温最恶劣的环境，可控硅的结温特性确定了在低温下的Vgt需求更大，如下图：

考虑以上两个因素，设定栅极电流Igt时，通常按规格书要求的1.5倍来设定，故栅极电阻Rg的选取需谨慎选取。

3.当遇到严重的、异常的电源瞬间过程， T2上 电压可能超过 VDRM，此时 T2 和 T1 间的漏电将达到一定程度，并使双向可控硅自发导通，

若负载允许高涌入电流通过，在硅片导通的小面积上可能达到极高的局部电流密度。这可能导致硅片

的烧毁。白炽灯、电容性负载和消弧保护电路都可能导致强涌入电流。由于超过 VDRM 或 dVD/dt 导致双向可控硅导通，这不完全威胁设备安全。而是随之而来的 dIT/dt 很可能造成破坏。原因是，导通扩散至整个结需要时间，此时允许的 dIT/dt 值低于正常情况下用门极信号导通时的允许值。假如过程中限制 dIT/dt 到一较低的值，双向可控硅可能可以幸存。为此，可在负载上串联一个几μH的不饱和（空心）电感。如上述解决方法不能接受，或不实际时，可代替的方法是增加过滤和箝位电路，防止尖峰脉冲到达双向可控硅。使用压敏电阻器，作为“软”电压箝位器，跨接在电源上， 压敏电阻上游增加电感、电容滤波电路。

4.通常具有高初始涌入电流的常见负载是白炽灯，冷态下电阻低。对于这种电阻性负载，若在电源电压的峰值开始导通， dIT/dt 将具有最大值。假如这值有可能超过双向可控硅的 dIT/dt 值，最好在负载上串联一只几μH 的电感加以限制，或串联负温度系数的热敏电阻。需要注意的是，电感在最大电流下不能饱和。一旦饱和，电感将跌落，再也不能限制 dIT/dt。无铁芯的电感符合这个条件。一个更巧妙的解决办法是采用零电压导通，不必接入任何限制电流的器件。电流可以从正弦波起点开始逐渐上升。

注意：零电压导通只能用在电阻性负载。对于电感性负载，由于电压和电流间存在相位差，使用这方法会引起“半波”或单极导通，可能使电感性负载饱和，导致破坏性的高峰电流，以及过热。

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