--- title: Управление углом отпирания симистора на AT89C2051 url: https://share.jotbird.com/breezy-vibrant-sunbeam updated_at: 2026-09-30T20:51:05.931804+00:00 --- # Управление углом отпирания симистора на AT89C2051 ## Постановка задачи Микроконтроллер: **AT89C2051** Язык: **C** Требуется реализовать управление углом отпирания симистора. Ограничения: - дискретизация — **100 уровней на полупериод сети**; - разрешено использовать только **один таймер**; - разрешено использовать только **одно прерывание**; - единственное прерывание — **переход сетевого напряжения через ноль**. Предполагается сеть **50 Гц**. --- ## Идея решения Главная идея: единственное аппаратное прерывание используется для детектора перехода через ноль. Таймер при этом работает **без собственного прерывания**. Его флаг переполнения `TF0` опрашивается из основного цикла программы. Таким образом: - `INT0` — единственное прерывание; - `Timer 0` — единственный используемый таймер; - прерывание `Timer 0` запрещено; - каждые 100 мкс программа проверяет `TF0`; - после нужного количества шагов формируется импульс управления симистором. --- ## Расчёт дискретизации Для сети 50 Гц: ```text T = 1 / 50 = 20 мс ``` Один полупериод: ```text T_half = 20 мс / 2 = 10 мс ``` Необходимо 100 шагов: ```text 10 мс / 100 = 100 мкс ``` Следовательно, один шаг регулирования соответствует: ```text 180° / 100 = 1.8° ``` То есть разрешение по углу составляет примерно **1,8°**. --- ## Алгоритм ```text переход сети через ноль ↓ INT0 ↓ сброс счётчика угла ↓ синхронизация Timer 0 ↓ каждые 100 мкс выставляется TF0 ↓ main() обнаруживает TF0 ↓ увеличивает phase_counter ↓ phase_counter == заданному углу? ↓ формируется импульс на затвор симистора ``` Симистор после отпирания остаётся открыт до следующего перехода тока через ноль. --- ## Пример реализации для Keil C51 Пример рассчитан на кварц **12 МГц**. Для классического 8051: ```text частота таймера = Fosc / 12 ``` При кварце 12 МГц: ```text 12 МГц / 12 = 1 МГц ``` Один тик таймера: ```text 1 мкс ``` Для периода 100 мкс в режиме 8-битного autoreload: ```text 256 - 100 = 156 ``` Поэтому: ```c #define T0_RELOAD 156 ``` --- ## Код ```c #include typedef unsigned char u8; /* * P3.2 = INT0 = детектор перехода через ноль * P1.2 = управление оптосимистором */ sbit TRIAC = P1^2; /* * Для Fosc = 12 MHz: * * timer clock = 12 MHz / 12 = 1 MHz * один тик = 1 us * * Нужно переполнение каждые 100 us: * 256 - 100 = 156 */ #define T0_RELOAD 156 /* * phase: * * 0 -> открыть сразу после нуля * 50 -> открыть через 5 ms = 90 градусов * 99 -> открыть через 9.9 ms * 100 -> не открывать вообще */ volatile u8 phase = 50; volatile u8 phase_counter = 0; volatile u8 armed = 0; volatile u8 gate_ticks = 0; /* * Единственное прерывание программы. * INT0 — переход сети через ноль. */ void zero_cross_isr(void) interrupt 0 { /* * Снять предыдущий импульс управления. */ TRIAC = 0; gate_ticks = 0; phase_counter = 0; /* * Синхронизируем сетку 100 us * с переходом через ноль. */ TR0 = 0; TL0 = T0_RELOAD; TF0 = 0; TR0 = 1; if (phase == 0) { /* * Практически полная мощность: * открыть сразу после перехода через ноль. */ TRIAC = 1; gate_ticks = 1; armed = 0; } else if (phase < 100) { armed = 1; } else { /* * phase == 100: * пропускаем весь полупериод. */ armed = 0; } } void timer0_init(void) { /* * Timer 0, Mode 2: * 8-bit auto reload. */ TMOD &= 0xF0; TMOD |= 0x02; TH0 = T0_RELOAD; TL0 = T0_RELOAD; TF0 = 0; /* * Прерывание Timer 0 запрещено. */ ET0 = 0; TR0 = 1; } void int0_init(void) { /* * INT0 по спадающему фронту. * * Конкретная полярность зависит * от схемы детектора перехода через ноль. */ IT0 = 1; EX0 = 1; EA = 1; } void main(void) { TRIAC = 0; timer0_init(); int0_init(); while (1) { /* * Никакого прерывания таймера нет. * Просто опрашиваем флаг TF0. */ if (TF0) { TF0 = 0; /* * Завершение управляющего импульса. */ if (gate_ticks) { gate_ticks--; if (gate_ticks == 0) { TRIAC = 0; } } /* * Отсчёт угла отпирания. */ if (armed) { phase_counter++; if (phase_counter >= phase) { TRIAC = 1; /* * Длительность импульса: * один шаг = 100 us. */ gate_ticks = 1; /* * Второй раз за текущий * полупериод не открываем. */ armed = 0; } } } /* * Здесь может выполняться остальная логика. * * Важно: основной цикл должен проверять TF0 * чаще, чем раз в 100 us. */ } } ``` --- ## Установка угла Переменная: ```c phase ``` задаёт задержку отпирания в шагах по 100 мкс. Например: | `phase` | Задержка | Угол | |---:|---:|---:| | 0 | 0 мс | ~0° | | 25 | 2,5 мс | 45° | | 50 | 5 мс | 90° | | 75 | 7,5 мс | 135° | | 99 | 9,9 мс | ~178,2° | | 100 | весь полупериод | выключено | --- ## Функция задания условной мощности Если хочется задавать значение от 0 до 100: ```c void triac_set_power(u8 power) { if (power > 100) { power = 100; } phase = 100 - power; } ``` Использование: ```c triac_set_power(100); triac_set_power(75); triac_set_power(50); triac_set_power(25); triac_set_power(0); ``` Но это будет **линейное изменение угла отпирания**, а не линейное изменение электрической мощности. --- ## Зависимость мощности от угла Для активной нагрузки относительная мощность приблизительно определяется выражением: ```text P(alpha) / Pmax = 1 - alpha/pi + sin(2*alpha)/(2*pi) ``` где `alpha` — угол отпирания в радианах. Поэтому, например, изменение `phase` с 50 до 25 не означает строгое изменение мощности с 50% до 75%. Если нужны именно **100 примерно линейных уровней мощности**, можно заранее рассчитать таблицу: ```text power -> phase ``` и хранить её во Flash. --- ## Почему ограничение соблюдено Используется: ```text 1 таймер: Timer 0 1 аппаратное прерывание: INT0 — переход через ноль ``` Прерывание Timer 0 не используется: ```c ET0 = 0; ``` Программа лишь опрашивает аппаратный флаг: ```c if (TF0) { TF0 = 0; ... } ``` Флаг переполнения таймера работает независимо от разрешения его прерывания. --- ## Важные практические замечания ### 1. Длительность импульса затвора В примере импульс длится 100 мкс. На практике для конкретного симистора, оптосимистора и нагрузки может оказаться полезнее импульс порядка: ```text 200...500 мкс ``` Например: ```c gate_ticks = 3; ``` даст примерно 300 мкс. --- ### 2. Оптосимистор должен быть без Zero Cross Для фазового регулирования нужен оптосимистор типа **random phase**, например семейства: ```text MOC3020 MOC3021 MOC3022 MOC3023 ``` Оптосимисторы со встроенным `zero-cross` для такой задачи не подходят, поскольку они сами задерживают включение до перехода напряжения через ноль. --- ### 3. Гальваническая развязка Сетевой детектор перехода через ноль и управление силовым симистором должны быть нормально гальванически развязаны от микроконтроллера. Работа с сетевым напряжением опасна. --- ### 4. Время выполнения main() Так как `TF0` опрашивается программно, нельзя надолго блокировать основной цикл. Если программа зависнет, например: ```c delay_ms(10); ``` то моменты отпирания будут пропущены. Основной цикл должен быть неблокирующим и возвращаться к проверке `TF0` существенно чаще, чем раз в 100 мкс. --- ## Итог Для задачи с AT89C2051 достаточно следующей архитектуры: ```text INT0: синхронизация с переходом через ноль | v Timer 0: шаг 100 мкс | v main(): polling TF0 | v счётчик 0...99 | v импульс затвора симистора ``` Получаем: - один таймер; - одно прерывание; - 100 положений угла на полупериод; - разрешение около 1,8°; - простую реализацию без второго ISR.