基于单片机的电子直流保险丝设计

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　　随着电子产品的不断更新，保险丝作为电子产品保护装置的关键元件，其市场需求将会一直存在并不断增长，市场对保险丝的功能将有更多的要求。但是一般的电子保险电路特性并不符合普通保险丝的熔断特性，其熔断时间不随电流的变化而变化。而基于单片机的电子保险丝克服了这一缺点，利用单片机即可对普通保险丝进行模拟，又能具有普通保险丝所没有的功能。

电子保险丝

　　1.系统总体结构

　　系统包括以下几个电路模块：STC89C52最小系统模块，MAX471电流采集模块、TLC2543 A/D转换模块、功能选择模块、1602液晶显示模块、继电器控制模块等。

　　其中，STC89C52最小系统模块是整个系统的控制核心;MAX471电流采集模块负责采集外围电路电流;TLC2543 A/D转换模块负责将MAX471采集到的电流值进行模数转换传给单片机;功能选择模块用四个按键实现，三个档位键(0.3A,5S;0.4A,1S;2A,0.5S通过软件可对三个档进行设置)，一个功能复位键;1602液晶显示模块将采集到的电流值实时显示出来，并显示所选的档位的相关数值;继电器控制模块根据单片机的控制对外围电路进行通、断控制。系统总体结构框图如图1所示。

　　图1 系统总体结构框图

　　2.硬件设计

　　2.1STC89C52单片机最小系统

　　STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供灵活、有效的解决方案。

　　具有以下标准功能：8k 字节Flash，512字节RAM ，32位IO口线，看门狗定时器，内置4KB EEP-ROM ,MAX810复位电路，3个16位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构，全双工串行口。最高运作频率35MHz,本系统选择11.0592MHz。最小系统电路如图2所示。

　　图2 最小系统电路图

　　2.2MAX471电流采样电路

　　MAX471是美国MAXIM 公司生产的双向、精密电流传感放大器，内置35mQ精密传感电阻，在工作温度范围内，精度为2% ，可测量电流的上下限为±3A。硬件电路如图3所示。图中输出电阻R，为2KQ的精密电阻，则输出端OUT端的电压为VOUT=R5×ITEST×500×10-6V，其中Issr为外围电路的被测电流。这里只用于直流电路，SIGN端悬空，使用时保证VIN端接高电压端。

　　图3 MAX471电流采样电路

　　2.3TLC2543 A/D转换电路

　　MAX471电流采样电路输出的电压信号由OUT端输出，需经过A/D转换后送单片机，考虑到精度的要求，选用12位的TLC2543。其硬件电路如图4所示。图中REF+引脚接+4.096V的电压，REF-引脚接地。

　　图4 TLC2543 A/D转换电路

　　2.4继电器控制电路

　　外围电路的通断由继电器控制，控制电路如图5所示。当检测到电流超过设定值和预定时间后，由单片机的P2.0引脚输出低电平，控制继电器断开外围电路;当再次复位后外围电路接通。

　　图5 继电器控制电路

　　3.软件设计

　　开机后首先通过MAX471采集外围电路的电流，电流经过TLC2543 A/D转换成数字量，并在LCD显示当前电流值，当外围电路的电流超出事先设定好的熔断电流时，定时器开始定时，达到熔断时间，继电器吸合，外围电路断开，当按下复位键，继电器复位，外围电路恢复正常工作。具体流程如图6所示。

　　图6 软件设计流程图

　　结束语

　　以上就是基于单片机的电子直流保险丝设计介绍了。该设计以STC89C52为控制核心设计的电子直流保险丝，对外围直流电路的实时电流进行采集检测、显示，并对外围电路实现控制，从而达到保护的作用。主要优点在于可以通过A/D转换器同时采集，实现对多个外围电路的检测与保护。本系统达到了简易保险丝的要求，性能稳定可靠，且成本较低。