基于單片機(jī)的電子直流保險(xiǎn)絲設(shè)計(jì)

　　隨著電子產(chǎn)品的不斷更新，保險(xiǎn)絲作為電子產(chǎn)品保護(hù)裝置的關(guān)鍵元件，其市場(chǎng)需求將會(huì)一直存在并不斷增長(zhǎng)，市場(chǎng)對(duì)保險(xiǎn)絲的功能將有更多的要求。但是一般的電子保險(xiǎn)電路特性并不符合普通保險(xiǎn)絲的熔斷特性，其熔斷時(shí)間不隨電流的變化而變化。而基于單片機(jī)的電子保險(xiǎn)絲克服了這一缺點(diǎn)，利用單片機(jī)即可對(duì)普通保險(xiǎn)絲進(jìn)行模擬，又能具有普通保險(xiǎn)絲所沒(méi)有的功能。

圖1 電子保險(xiǎn)絲

　　1.系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

　　系統(tǒng)包括以下幾個(gè)電路模塊：STC89C52最小系統(tǒng)模塊，MAX471電流采集模塊、TLC2543 A/D轉(zhuǎn)換模塊、功能選擇模塊、1602液晶顯示模塊、繼電器控制模塊等。

　　其中，STC89C52最小系統(tǒng)模塊是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心;MAX471電流采集模塊負(fù)責(zé)采集外圍電路電流;TLC2543 A/D轉(zhuǎn)換模塊負(fù)責(zé)將MAX471采集到的電流值進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換傳給單片機(jī);功能選擇模塊用四個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)，三個(gè)檔位鍵(0.3A,5S;0.4A,1S;2A,0.5S通過(guò)軟件可對(duì)三個(gè)檔進(jìn)行設(shè)置)，一個(gè)功能復(fù)位鍵;1602液晶顯示模塊將采集到的電流值實(shí)時(shí)顯示出來(lái)，并顯示所選的檔位的相關(guān)數(shù)值;繼電器控制模塊根據(jù)單片機(jī)的控制對(duì)外圍電路進(jìn)行通、斷控制。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖

　　2.硬件設(shè)計(jì)

　　2.1STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)

　　STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash,使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供靈活、有效的解決方案。

　　具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k 字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM ，32位IO口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置4KB EEP-ROM ,MAX810復(fù)位電路，3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，4個(gè)外部中斷，一個(gè)7向量4級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。最高運(yùn)作頻率35MHz,本系統(tǒng)選擇11.0592MHz。最小系統(tǒng)電路如圖2所示。

　圖3 最小系統(tǒng)電路圖

　　2.2MAX471電流采樣電路

　　MAX471是美國(guó)MAXIM 公司生產(chǎn)的雙向、精密電流傳感放大器，內(nèi)置35mQ精密傳感電阻，在工作溫度范圍內(nèi)，精度為2% ，可測(cè)量電流的上下限為±3A。硬件電路如圖3所示。圖中輸出電阻R，為2KQ的精密電阻，則輸出端OUT端的電壓為VOUT=R5×ITEST×500×10-6V，其中Issr為外圍電路的被測(cè)電流。這里只用于直流電路，SIGN端懸空，使用時(shí)保證VIN端接高電壓端。

圖4 MAX471電流采樣電路

　　2.3TLC2543 A/D轉(zhuǎn)換電路

　　MAX471電流采樣電路輸出的電壓信號(hào)由OUT端輸出，需經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后送單片機(jī)，考慮到精度的要求，選用12位的TLC2543。其硬件電路如圖4所示。圖中REF+引腳接+4.096V的電壓，REF-引腳接地。

圖5 TLC2543 A/D轉(zhuǎn)換電路

　　2.4繼電器控制電路

　　外圍電路的通斷由繼電器控制，控制電路如圖5所示。當(dāng)檢測(cè)到電流超過(guò)設(shè)定值和預(yù)定時(shí)間后，由單片機(jī)的P2.0引腳輸出低電平，控制繼電器斷開(kāi)外圍電路;當(dāng)再次復(fù)位后外圍電路接通。

圖6 繼電器控制電路

　　3.軟件設(shè)計(jì)

　　開(kāi)機(jī)后首先通過(guò)MAX471采集外圍電路的電流，電流經(jīng)過(guò)TLC2543 A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并在LCD顯示當(dāng)前電流值，當(dāng)外圍電路的電流超出事先設(shè)定好的熔斷電流時(shí)，定時(shí)器開(kāi)始定時(shí)，達(dá)到熔斷時(shí)間，繼電器吸合，外圍電路斷開(kāi)，當(dāng)按下復(fù)位鍵，繼電器復(fù)位，外圍電路恢復(fù)正常工作。具體流程如圖6所示。

圖7 軟件設(shè)計(jì)流程圖

　　結(jié)束語(yǔ)

　　以上就是基于單片機(jī)的電子直流保險(xiǎn)絲設(shè)計(jì)介紹了。該設(shè)計(jì)以STC89C52為控制核心設(shè)計(jì)的電子直流保險(xiǎn)絲，對(duì)外圍直流電路的實(shí)時(shí)電流進(jìn)行采集檢測(cè)、顯示，并對(duì)外圍電路實(shí)現(xiàn)控制，從而達(dá)到保護(hù)的作用。主要優(yōu)點(diǎn)在于可以通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器同時(shí)采集，實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)外圍電路的檢測(cè)與保護(hù)。本系統(tǒng)達(dá)到了簡(jiǎn)易保險(xiǎn)絲的要求，性能穩(wěn)定可靠，且成本較低。

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