單片機即單片微型計算機的簡稱，它是將CPU
、ROM
、RAM
、TIMER/COUNTER以及輸入/輸出接口(I/O)等集成在一塊超大規模集成電路芯片上而製成的，有些單片機還集成了模數轉換器(ADC)、脈寬調製模塊(PWM)
、通訊接口等，使用者隻需用少量的外圍電路就可組成各種應用係統。單片機可分為8位機和16位機，其中8位機在市場中占主導地位。生產單片機的半導體廠家很多
，包括：INTEL、PHILIPS、SIEMENS、ADM、ATAIEL、MICROCHIP等。近年來，MICROCHIP公司生產的單片機以其簡約的指令係統、納秒級的指令周期、強大的外圍接口功能深受電子工程師們的青睞，筆者曾使用過PIC16CXXX和PIC16FXXX係列的產品
，覺得使用非常方便。

 

電動機保護器實現的功能主要包括：三相電流顯示

、聲音報警、故障脫扣、故障記憶、過載保護、短路保護、漏電保護
、缺相保護
、相失衡保護、相序保護、過guo欠qian壓ya保bao護hu等deng。用yong傳chuan統tong的de模mo擬ni線xian路lu要yao實shi現xian如ru此ci綜zong合he的de功gong能neng

，其qi線xian路lu將jiang會hui變bian得de非fei常chang複fu雜za，整zheng個ge裝zhuang置zhi的de體ti積ji也ye會hui非fei常chang龐pang大da。因yin此ci目mu前qian一yi些xie模mo擬ni電dian子zi式shi電dian動dong機ji保bao護hu器qi能neng實shi現xian的de功gong能neng都dou比bi較jiao單dan一yi。例li如ru：過流保護器
、缺相保護器
、漏電保護器等，而單片機的出現
，使得電動機保護器的發展有了質的飛躍
，在智能化
、功能多樣化、小型化
、模塊化、性能可靠性等方麵達到前所未有的水平。

 

用單片機係統實現電動機保護的功能，在硬件方麵主要由三相電流信號采樣
、漏電流采樣

、電壓信號采樣、鍵盤接口、顯示部分、控製輸出、報警輸出、通信接口等幾部分構成
，下麵分別對其中的關鍵部分作簡要分析。

 

 

這部分設計直接關係到電流的采樣精度。因此，必須通過理論分析
、反(fan)複(fu)實(shi)驗(yan)方(fang)能(neng)確(que)定(ding)。這(zhe)部(bu)分(fen)線(xian)路(lu)可(ke)采(cai)用(yong)整(zheng)流(liu)線(xian)路(lu)，也(ye)可(ke)采(cai)用(yong)直(zhi)接(jie)交(jiao)流(liu)比(bi)例(li)變(bian)換(huan)電(dian)路(lu)，采(cai)用(yong)哪(na)種(zhong)線(xian)路(lu)則(ze)直(zhi)接(jie)決(jue)定(ding)了(le)程(cheng)序(xu)是(shi)采(cai)用(yong)直(zhi)流(liu)采(cai)樣(yang)還(hai)是(shi)交(jiao)流(liu)采(cai)樣(yang)

，程(cheng)序(xu)設(she)計(ji)將(jiang)完(wan)全(quan)不(bu)同(tong)。

 

若采用直流采樣則線路需采用整流線路，整流線路包括半波整流
、橋式全波整流
、精密半波整流、jingmiquanbozhengliudengjizhongxingshi，erjiguanbanbozhengliuheqiaoshiquanbozhengliudoucunzaierjiguandedaotongyajiangyingxiangzhengliuxianluxianxingdewenti
，tebieshizaixinhaodianyajiaodideshihou
，yingxianggengda。weilejianxiaoerjiguandaotongyajiangdeyingxiang
，yingxuanzexiaotejierjiguanzuozhengliuqijian，ruIN5819
，但需要注意的是IN5819耐壓值較低(隻有40V)，因yin而er采cai樣yang電dian壓ya信xin號hao不bu宜yi過guo大da。精jing密mi半ban波bo或huo全quan波bo整zheng流liu線xian路lu在zai許xu多duo資zi料liao中zhong皆jie有you介jie紹shao
，在zai此ci無wu庸yong贅zhui述shu。這zhe種zhong線xian路lu的de優you點dian是shi避bi免mian了le整zheng流liu二er極ji管guan正zheng向xiang導dao通tong壓ya降jiang的de影ying響xiang，但dan同tong時shi增zeng加jia了le線xian路lu的de複fu雜za程cheng度du，而er且qie還hai需xu要yao為wei放fang大da器qi**正負電源，增加了電源部分的成本。在實際使用中應權衡利弊
，綜合考慮才能作出選擇。

 

在一些比較高檔的儀器儀表中，人們普遍采用交流采樣。采樣方式是按一定周期(稱為采樣周期)連續實時采樣被測信號一個完整的波形(對於正弦波隻需采樣半個周期即可)，然ran後hou將jiang采cai樣yang得de到dao的de離li散san信xin號hao進jin行xing真zhen有you效xiao值zhi運yun算suan

，從cong而er得de到dao電dian流liu信xin號hao的de真zhen有you效xiao值zhi，這zhe樣yang就jiu避bi免mian了le被bei測ce信xin號hao波bo形xing畸ji變bian對dui采cai樣yang值zhi的de影ying響xiang。交jiao流liu采cai樣yang的de關guan鍵jian技ji術shu有you幾ji個ge方fang麵mian：1.采樣周期應遠小於被測信號周期
，這對於工頻電流信號是不成問題的，因為目前單片機的處理速度已經足夠。2.要從硬件上避免采樣信號畸變，這就需要從幾個方麵來努力:①保證電流互感器在測量範圍內輸出的電壓信號波形失真小。②電流互感器的采樣信號到單片機輸入接口往往需要比例放大

，這就要求信號變換電路失真要小。③防fang止zhi噪zao聲sheng幹gan擾rao，一yi般ban的de做zuo法fa是shi在zai單dan片pian機ji輸shu入ru口kou加jia一yi個ge高gao頻pin旁pang路lu電dian容rong。交jiao流liu采cai樣yang線xian路lu中zhong除chu去qu了le阻zu容rong濾lv波bo電dian容rong，因yin而er在zai響xiang應ying速su度du方fang麵mian比bi直zhi流liu采cai樣yang有you極ji大da改gai善shan，特te別bie對dui於yu那na些xie對dui響xiang應ying特te性xing要yao求qiu較jiao高gao的de隨sui動dong係xi統tong非fei常chang有you益yi。盡jin管guan交jiao流liu采cai樣yang有you很hen多duo直zhi流liu采cai樣yang無wu法fa比bi擬ni的de優you點dian
，但dan因yin其qi會hui增zeng加jia軟ruan件jian編bian程cheng的de難nan度du並bing要yao占zhan據ju較jiao大da的de存cun儲chu空kong間jian而er在zai一yi些xie較jiao簡jian單dan的de小xiao型xing係xi統tong中zhong較jiao少shao使shi用yong。

 

在工控儀表中常常使用LED數碼管作為用戶界麵，其優點是亮度高
、驅qu動dong電dian路lu簡jian單dan
，但dan隻zhi能neng顯xian示shi有you限xian的de幾ji個ge字zi符fu，要yao想xiang表biao達da比bi較jiao豐feng富fu的de信xin息xi十shi分fen困kun難nan。目mu前qian，一yi些xie高gao檔dang儀yi表biao中zhong開kai始shi采cai用yong字zi符fu型xing液ye晶jing顯xian示shi器qi或huo圖tu形xing液ye晶jing顯xian示shi器qi

，有you的de還hai含han有you中zhong文wen字zi庫ku模mo塊kuai，直zhi接jie用yong中zhong文wen顯xian示shi
，從cong而er使shi界jie麵mian十shi分fen直zhi觀guan，易yi於yu理li解jie和he操cao作zuo。但dan同tong時shi增zeng加jia了le線xian路lu的de成cheng本ben
，特te別bie是shi圖tu形xing液ye晶jing顯xian示shi模mo塊kuai價jia格ge太tai高gao，一yi般ban低di價jia位wei的de儀yi表biao無wu法fa接jie受shou。

 

單片機與LED數碼管接口一般采用串行通訊方式，配接移位寄存器來驅動數碼管工作
， 設計不同的驅動程序可實現不同的顯示方式。例如：數碼管閃爍、小數點位數自動變換，特殊字符顯示等。為了減小數碼管的功耗，一般采用動態驅動方式，也就是在一個周期(T)內隻在(1/3—1/2)T的時間內顯示，通過調節占空比可改變數碼管的亮度。另外需注意數碼管的驅動電壓不能太高
，如果用+5V電dian源yuan驅qu動dong就jiu需xu加jia限xian流liu電dian阻zu或huo降jiang壓ya二er極ji管guan。其qi中zhong用yong降jiang壓ya二er極ji管guan較jiao好hao
，可ke防fang止zhi因yin數shu碼ma管guan點dian亮liang的de筆bi數shu發fa生sheng變bian化hua而er造zao成cheng的de電dian壓ya波bo動dong，從cong而er保bao證zheng數shu碼ma管guan亮liang度du穩wen定ding。

 

單片機與字符型LCD模塊接口的數據線仍可采用串行接口方式，而控製信號可直接由單片機I/Okoukongzhi。ruguoshujuxiancaiyongbingxingfangshi，jiangzhanyongdanpianjidaliangdeziyuan，yinerbuyishiyong。zaibianzhiqudongchengxushi，zaixingnengxukedeqingkuangxiayingzhuyijinliangjianxiaoshujuxianheshizhongxiandexinhaopinlv

，zheyangkejianxiaodianciganrao。

 

 

控製輸出部分可采用機電式繼電器或固體繼電器。前者價格便宜，市場產品豐富，驅動線路也比較簡單
，但可靠性和使用壽命有限，且在觸點動作時會產生“火花”，嚴重時可影響係統的正常工作。因此
，在PCB板(ban)布(bu)局(ju)時(shi)應(ying)將(jiang)繼(ji)電(dian)器(qi)盡(jin)量(liang)遠(yuan)離(li)單(dan)片(pian)機(ji)並(bing)靠(kao)近(jin)儀(yi)表(biao)的(de)輸(shu)出(chu)端(duan)口(kou)。另(ling)外(wai)，在(zai)繼(ji)電(dian)器(qi)線(xian)圈(quan)兩(liang)端(duan)應(ying)並(bing)聯(lian)續(xu)流(liu)二(er)極(ji)管(guan)，否(fou)則(ze)在(zai)繼(ji)電(dian)器(qi)線(xian)圈(quan)斷(duan)電(dian)瞬(shun)間(jian)會(hui)產(chan)生(sheng)較(jiao)高(gao)的(de)感(gan)應(ying)電(dian)壓(ya)
，從(cong)而(er)破(po)壞(huai)電(dian)路(lu)。固(gu)態(tai)繼(ji)電(dian)器(qi)具(ju)有(you)壽(shou)命(ming)長(chang)、性xing能neng穩wen定ding
，無wu火huo花hua等deng特te點dian，隨sui著zhe其qi價jia格ge的de逐zhu漸jian降jiang低di和he性xing能neng的de完wan善shan已yi開kai始shi被bei廣guang泛fan使shi用yong，但dan小xiao功gong率lv的de固gu態tai繼ji電dian器qi價jia格ge仍reng比bi普pu通tong繼ji電dian器qi高gao很hen多duo倍bei，因yin此ci，在zai電dian機ji保bao護hu器qi中zhong絕jue大da部bu分fen均jun采cai用yong普pu通tong繼ji電dian器qi。 在很多應用場合
，人們希望有兩個獨立的控製輸出，一個作為主回路控製輸出，另一個為輔助輸出，作為報警或其它功能的控製。

 

danpianjixitongzhong，ruanjianshiyigefeichangzhongyaobufen，zhebufennengchongfentixianshejizhedeshejisixiang，tongguochengxukeshixiandianjibaohuqidezhinenghuakongzhiyijiyuanchengtongxundenggongneng。