基于單片機的電子直流保險絲設計

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

圖1 電子保險絲

　　1.系統總體結構

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

　　其中，STC89C52最小系統模塊是整個(gè)系統的控制核心;MAX471電流采集模塊負責采集外圍電路電流;TLC2543 A/D轉換模塊負責將MAX471采集到的電流值進(jìn)行模數轉換傳給單片機;功能選擇模塊用四個(gè)按鍵實(shí)現，三個(gè)檔位鍵(0.3A,5S;0.4A,1S;2A,0.5S通過(guò)軟件可對三個(gè)檔進(jìn)行設置)，一個(gè)功能復位鍵;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)數值;繼電器控制模塊根據單片機的控制對外圍電路進(jìn)行通、斷控制。系統總體結構框圖如圖1所示。

圖2 系統總體結構框圖

　　2.硬件設計

　　2.1STC89C52單片機最小系統

　　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在系統可編程Flash存儲器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統51單片機不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統可編程Flash,使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統提供靈活、有效的解決方案。

　　具有以下標準功能：8k 字節Flash，512字節RAM ，32位IO口線(xiàn)，看門(mén)狗定時(shí)器，內置4KB EEP-ROM ,MAX810復位電路，3個(gè)16位定時(shí)器/計數器，4個(gè)外部中斷，一個(gè)7向量4級中斷結構，全雙工串行口。最高運作頻率35MHz,本系統選擇11.0592MHz。最小系統電路如圖2所示。

　圖3 最小系統電路圖

　　2.2MAX471電流采樣電路

　　MAX471是美國MAXIM 公司生產(chǎn)的雙向、精密電流傳感放大器，內置35mQ精密傳感電阻，在工作溫度范圍內，精度為2% ，可測量電流的上下限為±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轉換電路

　　MAX471電流采樣電路輸出的電壓信號由OUT端輸出，需經(jīng)過(guò)A/D轉換后送單片機，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。當檢測到電流超過(guò)設定值和預定時(shí)間后，由單片機的P2.0引腳輸出低電平，控制繼電器斷開(kāi)外圍電路;當再次復位后外圍電路接通。

圖6 繼電器控制電路

　　3.軟件設計

　　開(kāi)機后首先通過(guò)MAX471采集外圍電路的電流，電流經(jīng)過(guò)TLC2543 A/D轉換成數字量，并在LCD顯示當前電流值，當外圍電路的電流超出事先設定好的熔斷電流時(shí)，定時(shí)器開(kāi)始定時(shí)，達到熔斷時(shí)間，繼電器吸合，外圍電路斷開(kāi)，當按下復位鍵，繼電器復位，外圍電路恢復正常工作。具體流程如圖6所示。

圖7 軟件設計流程圖

　　結束語(yǔ)

　　以上就是基于單片機的電子直流保險絲設計介紹了。該設計以STC89C52為控制核心設計的電子直流保險絲，對外圍直流電路的實(shí)時(shí)電流進(jìn)行采集檢測、顯示，并對外圍電路實(shí)現控制，從而達到保護的作用。主要優(yōu)點(diǎn)在于可以通過(guò)A/D轉換器同時(shí)采集，實(shí)現對多個(gè)外圍電路的檢測與保護。本系統達到了簡(jiǎn)易保險絲的要求，性能穩定可靠，且成本較低。

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