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、fanfushiyanfangnengqueding。zhebufenxianlukecaiyongzhengliuxianlu
，yekecaiyongzhijiejiaoliubilibianhuandianlu
，caiyongnazhongxianluzezhijiejuedinglechengxushicaiyongzhiliucaiyanghaishijiaoliucaiyang，chengxushejijiangwanquanbutong。

 

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)
，ranhoujiangcaiyangdedaodelisanxinhaojinxingzhenyouxiaozhiyunsuan
，congerdedaodianliuxinhaodezhenyouxiaozhi

，zheyangjiubimianlebeicexinhaoboxingjibianduicaiyangzhideyingxiang。jiaoliucaiyangdeguanjianjishuyoujigefangmian：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

、qudongdianlujiandan，danzhinengxianshiyouxiandejigezifu
，yaoxiangbiaodabijiaofengfudexinxishifenkunnan。muqian
，yixiegaodangyibiaozhongkaishicaiyongzifuxingyejingxianshiqihuotuxingyejingxianshiqi
，youdehaihanyouzhongwenzikumokuai，zhijieyongzhongwenxianshi，congershijiemianshifenzhiguan，yiyulijiehecaozuo。dantongshizengjialexianludechengben，tebieshituxingyejingxianshimokuaijiagetaigao，yibandijiaweideyibiaowufajieshou。

 

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/O口kou控kong製zhi。如ru果guo數shu據ju線xian采cai用yong並bing行xing方fang式shi，將jiang占zhan用yong單dan片pian機ji大da量liang的de資zi源yuan，因yin而er不bu宜yi使shi用yong。在zai編bian製zhi驅qu動dong程cheng序xu時shi，在zai性xing能neng許xu可ke的de情qing況kuang下xia應ying注zhu意yi盡jin量liang減jian小xiao數shu據ju線xian和he時shi鍾zhong線xian的de信xin號hao頻pin率lv，這zhe樣yang可ke減jian小xiao電dian磁ci幹gan擾rao。

 

 

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。

 

單(dan)片(pian)機(ji)係(xi)統(tong)中(zhong)，軟(ruan)件(jian)是(shi)一(yi)個(ge)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)部(bu)分(fen)，這(zhe)部(bu)分(fen)能(neng)充(chong)分(fen)體(ti)現(xian)設(she)計(ji)者(zhe)的(de)設(she)計(ji)思(si)想(xiang)，通(tong)過(guo)程(cheng)序(xu)可(ke)實(shi)現(xian)電(dian)機(ji)保(bao)護(hu)器(qi)的(de)智(zhi)能(neng)化(hua)控(kong)製(zhi)以(yi)及(ji)遠(yuan)程(cheng)通(tong)訊(xun)等(deng)功(gong)能(neng)。