硬件原理方框圖
將常用電源A、B、C三相電壓，備用電源A、B、C三相電壓送入控制器，經(jīng)過光電耦合，實現(xiàn)強電與弱電的良好隔離以及有效轉(zhuǎn)換。光電耦合器將每相電壓進行取樣，然后送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，模數(shù)轉(zhuǎn)換后的結(jié)果被單片機讀入。單片機根據(jù)用戶鍵入的功能命令，對采集到的三相電壓與標準設(shè)定值進行智能判斷，然后發(fā)出相應(yīng)的分閘、合閘指令（或聲光報警指令），經(jīng)過接口電路，驅(qū)動繼電器，使電源切換開關(guān)作相應(yīng)的動作。如：某相電壓超過（或低于）規(guī)定的電壓值（簡稱過壓或欠壓）時，應(yīng)有相應(yīng)的指示及聲光報警，以及根據(jù)用戶設(shè)定的工作模式去自動切換電源，切換由繼電器帶動開關(guān)來實現(xiàn)。，單片機還應(yīng)對切換后的開關(guān)進行檢測，以確定是否正常分閘或正常合閘，形成閉環(huán)控制回路，以免開關(guān)本身的故障造成系統(tǒng)不正常工作。
2 電路結(jié)構(gòu)
進行硬件電路設(shè)計時，既要考慮控制功能的實現(xiàn)又要充分利用軟件的功能來簡化硬件結(jié)構(gòu)，即做到軟硬兼施。
2.1 輸入電路
輸入電路如所示。

輸入電路原理圖
在中，CC1端接常用電源的某一相，CN端接常用電源的中線，BB1端接備用電源的某一相，BN端接備用電源的中線。用光電耦合器IS604作為強電與弱電的隔離(實際電路中有6個IS604，為縮小電路圖的篇幅，這里只畫出常用電源的某一相，其它光電耦合器的相關(guān)電路連接，與之類似)，IS604內(nèi)采用雙向發(fā)光管，轉(zhuǎn)換效率高，外界電壓輕微變化，IS604就有相應(yīng)的輸出。R1為統(tǒng)調(diào)電阻，使每個光電耦合器在相同輸入時，有相同直流輸出，以克服光電耦合器之間的誤差，避免造成誤判。模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809性價比極高，其IN0～IN2接入常用電源三相電壓的取樣值，IN3～IN5接入備用電源三相電壓的取樣值，在單片機AT89C51的地址線A0、A1、A2的控制下，輪流讀入每相取樣值的模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果，單片機AT89C51中的程序根據(jù)這些瞬時取樣值與內(nèi)設(shè)的標準值相比較，做出相應(yīng)的判斷，通過P1口，P2口，P3口進行輸出控制及指示。繼電器K5的作用是將常用電源或備用電源的某相電壓輸入變壓器T1降壓、整流、穩(wěn)壓后作為控制器的工作電源。
2.2 AT89C51及外圍電路

由于單片機的腳位有限，為了擴展單片機的功能腳，采用了8255并行擴展芯片。如所示，將8255的PA0～PA5用作工作模式指示（該圖中沒畫出發(fā)光二極管，8255可通過限流電阻直接驅(qū)動發(fā)光二極管），PC0～PC5作備用電源某相過壓或欠壓指示。考慮到電源切換控制器的工作環(huán)境惡劣，因干擾或其它原因（如待機工作）可能使單片機程序進入死循環(huán)或死機，加入看門狗電路MAX813L。單片機程序正常時在規(guī)定時間內(nèi)由PB0輸出喂狗脈沖，否則，MAX813L在1.6s后將單片機復(fù)位，單片機復(fù)位后根據(jù)74LS373鎖存的8255PA口的狀態(tài)，恢復(fù)原來的工作模式，進入相應(yīng)的服務(wù)程序，這樣，程序的運行基本上不受影響。此時，看門狗將單片機及8255等復(fù)位，但74LS373在不掉電時，維持復(fù)位前的信息。只有整個控制器都掉電，74LS373才不保存原有信息，這樣74LS373不影響以后的工作模式設(shè)置。這也是沒有采用EEPROM而采用74LS373保存控制器工作模式的原因。AT89C51的P2.0～P2.5為常用電源某相電壓的過壓或欠壓指示。P2.6～P2.7可以用作電網(wǎng)發(fā)電的發(fā)電指令和卸載指令輸出。P1.0～P1.7及P3.0～P3.5用作基本的I/O口，可以通過按鍵掃描的方式接受新的工作模式指令以及某路電源分閘、合閘指令輸出、報警發(fā)音輸出。

 
    AT89C51及外圍電路
2.3    繼電器控制電路    
繼電器控制電路如所示。

 
    繼電器控制電路
在中，只畫出常用電源合閘控制及備用電源合閘控制電路。常用電源合閘控制繼電器的線圈K1A與備用電源合閘控制繼電器的常閉觸點K2D串接在一起，這樣當P1.1出現(xiàn)高電平、P1.3出現(xiàn)低電平時，繼電器線圈K1A通電，其常開觸點K1C閉合，常閉觸點K1D斷開，接通交流220V的常用電源閘刀控制線路，同時斷開備用電源合閘控制繼電器線圈K2A的電源，兩個繼電器接成互鎖的形式，以保證任何時刻只有一路電源被合閘接通，確保供電系統(tǒng)安全運行。該控制器還有分閘控制電路，電路形式與類似，但不須接成互鎖形式。
3    軟件設(shè)計    
電源切換系統(tǒng)一般有幾種工作模式，如：自投自復(fù)、自投不自復(fù)、只常、只備、發(fā)電，它們各有特點。自投自復(fù)的主要特點是，當常用電源不正常時，而備用電源正常時就接通備用電源，兩路電源都正常時，接通常用電源；自投不自復(fù)的主要特點，類似自投自復(fù)，但在使用備用電源時如果備用電源正常則不切換到常用電源；只常則不管常用電源是否正常都使用常用電源，但能對常用電源及備用電源進行檢測指示；只備類似只常，只使用備用電源；發(fā)電則是指備用電源由發(fā)電電源構(gòu)成時，應(yīng)有發(fā)電指令輸出以及卸載指令輸出。這些工作模式對應(yīng)的硬件電路基本一樣，只是軟件編程時應(yīng)有針對性和選擇性。另外，為進一步提高程序的穩(wěn)定性和抗干擾能力，在程序中還應(yīng)設(shè)軟件陷阱等抗干擾措施。由于8255的復(fù)位時間比單片機長，所以在上電復(fù)位后，對8255進行初始化之前，程序中要插入適當?shù)难訒r，使8255能正常工作。主程序流程圖如所示。軟件中的檢測子程序、判斷子程序的思路，在參考文獻[1]中有具體的闡述。

 
    主程序流程圖
4    結(jié)語    
該電源切換控制器不僅能實現(xiàn)自投自復(fù)、只常、只備、自投不自復(fù)、發(fā)電、自動脫扣檢測、斷電再扣等工作模式，還能對控制后的開關(guān)狀態(tài)進行檢測，以免開關(guān)本身的故障造成供電不正常。經(jīng)過1年多的試用，控制器運行穩(wěn)定，從縮小電路板面積方面考慮，現(xiàn)已準備對其進行硬件升級。