以ATMEGA16为核心的智能双电源开关的研制

    1 引言

    在大型企业工厂车间和一些特殊单位，为了提高重要负荷的供电连续性，一般采用两路电源热备用方式供电。当电力系统供电电源出现故障时，一般的做法是通过人工切换到备用电源供电。为节省人力，提高切换工作的准确性、快速性和可靠性，需要一种自动切换装置，在常用电源发生故障时，能及时地自动将用户电路切换到备用电源供电，以保证正常、持续的供电。当常用电源恢复正常时，该自动切换装置能够将用户电路切换回常用电路。

    该装置的硬件电路由电压采集电路、单片机及其外围电路、LED显示电路、按钮电路和常用备用切换控制这些功能单元组成。由于考虑到设备的性能、可靠性和经济性等因素，本文选择单片机及软件来进行对信号的采样和判断。工作原理为：利用整流电路和线性的光耦电路对电源电压信号进行变换，使该电路的输出电压和电源电压成比例变化，并将信号送到单片机的ADC口进行采样。单片机把ADC口采集到的电压信号与电压信号正常状态的标准值进行比较，依据得到的结果进行相应的开关切换控制。

    2 硬件的设计

    2.1 单片机与外围电路工作原理

    为了提高智能双电源开关控制器的快速性和可靠性，本文选用AVR型单片机ATMEGA16作为控制器的控制芯片，该芯片是一款基于AVR RISC 的低功耗8位单片机。它具有下列特点：通过在一个时钟周期内执行一条指令，ATMEGA16可以取得接近1MIPS/MHz的性能。内含硬件乘法器，支持JTAG端口仿真和编程，仿真效果比传统仿真同更真实有效。8通道10位AD转换器，2个8位定时/计数器，1个16位定时/计数器，带捕捉、比较功能，有四个通道的PWM。硬件USART、SPI和基于字节处理的I2C接口，杰出的电气性能，超强的抗干扰能力。每个IO口可负载40mA的电流，总电流不超过200mA。带独立振荡器的看门狗，看门狗溢出时间分8级可调。内置上电复位电路和可编程低电压检测（BOD）复位电路。