基于PIC16F87X的電磁繼電器控制設(shè)計

0 引言
　　電磁繼電器是自動控制中常用的一種元器件,它利用電磁原理實現(xiàn)接通或斷開一個或一組接點的一種自動開關(guān),廣泛應(yīng)用在電子設(shè)備、儀器儀表及自動化設(shè)備中。但在各種自動控制設(shè)備中,都存在一個低壓的自動控制電路與高壓電氣電路的互相連接問題:一方面要使低壓的電子電路的控制信號能夠控制高壓電氣電路的執(zhí)行元件;另一方面要為電子線路和電氣電路提供良好的電隔離,以保護(hù)電子電路和人員的安全。為此,采用PIC16F87X單片機(jī)控制電磁式繼電器嘗試完成這一橋梁作用。
1 電磁繼電器工作原理
　　電磁繼電器是在輸入電路內(nèi)電流的作用下,由機(jī)械部件的相對運(yùn)動產(chǎn)生預(yù)定響應(yīng)的一種繼電器。電磁繼電器一般由控制線圈、鐵芯、銜鐵、觸點簧片等組成,控制線圈和接點組之間相互絕緣,為控制電路起到良好的電氣隔離作用。它主要利用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行工作,當(dāng)在繼電器的線圈兩頭加上其線圈的額定的電壓時,線圈中就會流過一定的電流,從而產(chǎn)生電磁效應(yīng),銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯,從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合;當(dāng)線圈斷電后,電磁的吸力也隨之消失,銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置,使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）吸合。繼電器的吸合、釋放就在電路中起到了接通、切斷的開關(guān)作用。選擇電磁繼電器應(yīng)注意以下幾點:
　 （1）繼電器額定工作電壓的選擇。在使用繼電器時,應(yīng)首先了解繼電器所在電路中的工作電源電壓,繼電器的工作電壓應(yīng)等于該電壓,或者電路電源電壓為繼電器工作電壓的80%,也可保證繼電器正常工作,但不能使電路工件電壓超過繼電器額定工作電壓,否則繼電器線圈易燒毀。
　?。?）繼電器觸點負(fù)載的選擇。應(yīng)根據(jù)繼電器所控制的電路特點來確定觸點負(fù)載的數(shù)量及形式,再以觸點控制電路中電流的種類、電壓及電流的大小來選擇觸點容量的大小。觸點容量的大小是反映加在觸點上的電壓和通過觸點電流的能力,一般觸點的負(fù)載不應(yīng)超過觸點的容量。
　?。?）繼電器線圈電源的選擇。在通常情況下,電路設(shè)計都采用直流電的繼電器,也可根據(jù)控制電路的特點來考慮繼電器的種類,還要考慮繼電器所消耗的功率。
　?。?）繼電器動作時間的選擇。應(yīng)根據(jù)實際電路對被控對象動作的時間要求,選擇繼電器的動作時間和釋放時間。也可在繼電器電路中附加電子元器件來加速或延緩繼電器的動作及釋放時間,以滿足不同的要求。
　?。?）工作環(huán)境條件。選用繼電器時,還應(yīng)考慮環(huán)境的溫度、工作壽命以及沖擊振動等。
2 PIC16F87X控制電路設(shè)計
2.1PIC16F87X的特性
　　Microchip公司推出的PIC16F87X系列8位單片機(jī)是采用精簡指令集（RISC）結(jié)構(gòu)和Flash存儲技術(shù)的高性能嵌入式單片機(jī),它運(yùn)行速度快、擴(kuò)展功能豐富、功能強(qiáng)大、邏輯結(jié)構(gòu)清晰,還具有在線編程,上電、掉電復(fù)位保護(hù)和看門狗等功能。
2.2繼電器控制電路原理
　　基于PIC16F87X的諸多特性,設(shè)計了PIC16F87X控制繼電器的硬件電路（見圖1）。

　圖1PIC16F87X控制繼電器電路原理圖當(dāng)單片機(jī)的RD0引腳輸出低電平時,光耦U1截止,繼電器線圈兩端無電位差,繼電器銜鐵釋放,繼電器常開觸點釋放,相當(dāng)于開關(guān)斷開;當(dāng)單片機(jī)的RD0引腳輸出高電平時,光耦U1飽和導(dǎo)通,24V電源加到繼電器線圈兩端,繼電器吸合,其常開觸點閉合,相當(dāng)于開關(guān)閉合。
　　在光耦截止瞬間,線圈中的電流不能突變?yōu)榱?繼電器線圈兩端會產(chǎn)生一個較高電壓的感應(yīng)電動勢,應(yīng)在線圈兩端并上一個二極管D1,使線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢通過D1釋放,保護(hù)三極管免被擊穿,并消除感應(yīng)電動勢對其他電路的干擾。2.3PIC16F87X控制軟件設(shè)計PIC16F87X控制軟件在MPLABIDE環(huán)境下用C語言開發(fā),利用Hitech公司開發(fā)的PICC編譯器進(jìn)行編譯,程序流程如圖2所示。

繼電器控制軟件源程序如下:
　　#include<pic.h>
　　#include<pic1687x.h>
　　__CONFIG（WDTDIS&PWRTEN&LP&WRTEN&
　　LVPDIS）;
　　voiddelay（void）;
　　main（）
　?。鸌NTCON=0X00;TRISD=0X00;
　　here:
　　PORTD=0X00;delay（）;
　　PORTD=0Xff;delay（）;gotohere;｝
　　voiddelay（）
　?。鹖nti;
　　for（i=0;i<=60000;i++）
　　continue;return;｝
　　源程序編譯后,通過ICD2編程燒寫到PIC16F87X中,對控制電路加電運(yùn)行,繼電器在規(guī)定時間內(nèi)反復(fù)通斷,可以聽到繼電器"嘀噠"地響個不停,用示波器觀測到RD0輸出的信號如圖3所示。

3 結(jié)語
　　基于I6X單片機(jī)控制電磁繼電器采用了光電耦合器來驅(qū)動和隔離繼電器;利用二極管續(xù)流防止在切斷繼電器線圈中的電流時出現(xiàn)的很高反壓,保護(hù)了驅(qū)動繼電器的器件。該電路設(shè)計簡單、工作可靠,具有一定的應(yīng)用價值。