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
、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+5Vdianyuanqudongjiuxujiaxianliudianzuhuojiangyaerjiguan。qizhongyongjiangyaerjiguanjiaohao，kefangzhiyinshumaguandianliangdebishufashengbianhuaerzaochengdedianyabodong，congerbaozhengshumaguanliangduwending。

 

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。