基于AVR单片机的电子镇流器设计
摘 要：电子镇流器
镇流器
镇流器是气体放电灯工作时不可或缺的配套部件，用来提供瞬间高压来使灯管起辉，而后镇流使灯管稳定的工作。镇流器就是为气体放电灯的高启动电压和低放电维持电压设计的。 [全文]
(Electrical ballast)是镇流器的一种，是指采纳电子技术驱动电光源光源光源产品具有LED显示、体积小、重量轻、易携带、电池供电、性能价格比高等特点，直观快速，是一种使用极其简洁方便的测试工具，产品经过防震防潮处理，可以在野外恶劣环境下长时间工作。 [全文]
，使之产生所需照明的电子设备。电子镇流器自身功耗低，有更佳的照明效果，消除了闪频现象，发光更稳定，而且可以调光。文章采纳AVR单片机单片机单片机是单片微型计算机（Single-Chip Microcomputer）的简称，是一种将中心处理器微处理器随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）采纳超大规模集成电路技术集成到一块硅片上构成的微型计算机系统。 [全文]
作为操纵芯片，通过电子镇流器进行调光和相关功能的操纵，最大限度地发挥智能型镇流器的特点。实际应用表明，文中的方法有效。0 引言
电子镇流器是新型节能产品，不仅能带动一些照明灯具，还可以和一些紫外灯紫外灯
紫外灯是一类可以产生有效范围较大的紫外光的光源。 一般光源中也往往有紫外线，太阳是最显著的。就一般钨灯来说，也在玻璃透射紫外的可能范围内有约至320nm的近紫外光，假如用石英灯泡，还可远些。用氢灯或氙灯可得更远些紫外光，适用于400～190nm范围。此外还有氦灯、氪灯等。水银灯是主要的紫外光源，其较高压者发出连续光谱，应用于晒图和光化学工作。它的一种形式为黑光灯。荧光灯也有涂以发紫外光材料的，按其用途而发出不同波段辐射。远紫外方面，有火花、赖曼闪光灯、舒赖灯、无极灯。激光也早已有紫外的波长。 [全文]
结合在一起，对于空气净化和水源净化都有着非常大的作用。当前，全世界都在大力提倡环境守护，电子镇流器间接地为环保提供了原动力。AVR单片机是一款性价比较高的单片机，用这种单片机来对电子镇流器进行调光和时间采样非常合适，首先是AVR单片机本身较稳定，抗干扰能力比较强，其次是其本身的Harvard结构使得运行速度比较快，数据回读时间较快，可以实现实时在线操纵。
1 AVR单片机介绍
1.1 AVR单片机的特点
与以往的8位单片机相比，AVR单片机采纳Harvard结构，也就是程序总线和数据总线分开，并采纳两级流水线，具备1MIPS/MHz的高速运行处理能力。片内集成多种频率的RC振荡器振荡器
振荡器是收发设备的基础电路,它的作用是产生一定频率的交流信号，是一种能量转换装置——将直流电能转换为具有一定频率的交流电能。 [全文]
、上电自动复位、看门狗、启动延时等功能模块，外围电路简洁，系统更加稳定可靠。大部分AVR片上资源丰富：带E2PROM、PWM、RTC、SPI、UART、TWI、ISP、AD、Analog Comparator、WDT等单元模块。1.2 AVR单片机的PWM功能
AVR单片机的定时器功能强大，以Atmega48为例，它有两个8位定时器和一个16位定时器，都具有硬件PWM功能。每个定时器都有两个输出比较单元，使PWM更加简洁。
AVR定时器的PWM波分5种工作类型(1)一般模式。最简洁的工作模式，在此模式下计数器计数器
计数器是一种具有多种测试功能、多种用途的电子计数器。它可以测试频率、周期、时间间隔、频率比、累加计数、 计时等；配上相应的插件，还可以测试相位、电压等。一般我们把凡具有测频和测周两种以上功能的计数器都归类为通用计数器。 [全文]
不停地累加。计到最大值后(MAX=0xFFFF)由于数值溢出，计数器简洁地返回到最小值0x0000重新开始。(2)CTC模式。a.用于输出50%占空比的方波信号；b.用于产生正确的连续定时信号。
频率计算公式：
(3)快速PWM模式。用于输出高频率的PWM信号(比双斜波的高一倍频率)。
频率计算公式：
(4)相位修正PWM模式。用于输出高精度的相位正确的PWM信号。
频率计算公式：
综合以上几种模式，本文将采纳快速PWM模式。
1.3 AVR单片机的串口 串口是计算机上一种非常通用的设备通信协议，大多数计算机包含两个基于RS232的串口。串口同时也是仪器仪表设备的通信协议，并可用于猎取远程采集设备的数据。 [全文]串口
AVR单片机都有效支持C高级语言，串口接收可采纳中断方式也可以采纳查询方式，AVR的串口是全双工操作(独立的串行接收和发送寄存器)，支持异步或同步操作，支持5、6、7、8或9个数据位和1个或2个停止位，硬件支持奇偶校验操作，有三个独立的中断源，其中包括UART接收完成中断、发送完成中断、寄存器空中断，在推断是否接收到数据时，也可以用查询的方式，本身采纳中断的方式。
2 电子镇流器
2.1 电子镇流器的优点
(1)节能。电子镇流器自身的功率损耗仅为电感电感
能产生电感作用的元件统称为电感原件，经常直接简称为电感。电感器在电子制作中虽然使用得不是很多，但它们在电路中同样重要。我们认为电感器和电容器一样，也是一种储能元件，它能把电能转变为磁场能，并在磁场中储存能量。 [全文]
镇流器的40%左右，而且荧光灯在30kHz左右的高频下，光效将提高20%，工作电流仅为电感的40%左右，并且能够在低温、低压下启动和工作。(2)无频闪。灯管在30kHz左右工作时，发光稳定，人眼感觉不出"频闪"有利于守护视力。
(3)无噪声。有利于在安静的环境中工作和学习。
(4)功率因数高。减少了无功损耗，提高了供电设备容量的有效利用率，减少线路的损耗。
(5)本身具有守护功能，如无灯守护和过压守护，增强了电子镇流器的可靠性。
2.2 电子镇流器的硬件电路设计
(1)图1为AVR单片机操纵电路， 芯片用的是Atmega48，单片机的引脚PD0和PD1作为RS485的接收端和发送端。PD2接到RS485的输出端。
图1 AVR单片机操纵电路
(2)图2是RS485的通信电路，接收端和输入端分别接上一个光耦光耦
光耦全称是光耦合器，英文名字是：optical coupler，英文缩写为OC，亦称光电隔离器，简称光耦。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。 [全文]
合器，对接收、发送信号起隔离作用，由于光耦合器耦合器耦合器是在微波系统中,能够将一路微波功率按比例分配成几路的元件。耦合器的作用是将信号不均匀地分成几分(称为主干端和耦合端，也有的称为直通端和耦合端)，主要包括: 定向耦合器、功率分配器以及各种微波分支器件。 这些元器件一般都是线性多端口互易网络, 因此可用微波网络理论进行分析 。 [全文]
输入输出间互相隔离，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件， 因而具有很强的共模抑制能力。图中6LB184是一个具有瞬变电压抑制功能的差分收发器，它的抗噪声能力比较强。
图2 RS485调光电路
(3)图3是输入EMI滤波器EMI滤波器
EMI滤波器加入到设备电源进线处，幸免电源线干扰传入设备和传出设备，通过电源线，电网的干扰可以传入设备，干扰设备的正常工作，同样设备产生的干扰也可能通过电源线传到电网上，干扰其他设备的正常工作。 标准的EMI滤波器通常由串联电抗器和并联电容器组成的低通滤波电路，其作用是同意设备正常工作时的频率信号进入设备（一般来说，就是工频50/60Hz或者中频400Hz），而对高频的干扰信号有较大的阻碍作用。 [全文]
和PFC升压电路，LC1和CY1、CY2用来滤除共模噪声，CX1和CX2滤除差模噪声。 UC2843是一个固定频率的脉宽调制器，和Q101组成升压电路，功率因素校正电路用于提高整流器整流器
整流器是一种能够将交流电转化为直流电的装置。通常由真空管，引燃管，固态矽半导体二极管，**弧等制成，可用于供电装置及侦测无线电信号等。 [全文]
的导通角，同时使输入交流电流的波形正选化，并与电压波形同向。
图3 功率因素校正升压电路
3 电子镇流器软件设计
3.1 AVR单片机对镇流器调光的具体方法及软件流程
电子镇流器启动时，通过预热频率和点火频率后，最终稳定的工作在点火频率。然后软件将RS485置为接收状态，假如有调光命令发下来，单片机根据命令，改变镇流器的运行频率，以此达到调光的目的。
图4 软件流程图
4 总结
本文通过AVR单片机对电子镇流器进行了调光操纵，实现了不仅可以全开全关，还可以对具体镇流器进行智能操纵。而且有些电子镇流器与灯管等集成在一起，使用起来非常地方便。通过一些具体工程项目，将电子镇流器和UV灯管结合在一起进行调光，证实文中方法有效。
来源:小小草
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