基于單片機的電子直流保險絲設計

　　隨著電子產品的不斷更新，保險絲作為電子產品保護裝置的關鍵元件，其市場需求將會一直存在并不斷增長，市場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，利用單片機即可對普通保險絲進行模擬，又能具有普通保險絲所沒有的功能。

圖1 電子保險絲

　　1.系統(tǒng)總體結構

　　系統(tǒng)包括以下幾個電路模塊：STC89C52最小系統(tǒng)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(tǒng)模塊是整個系統(tǒng)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采集到的電流值進行模數轉換傳給單片機;功能選擇模塊用四個按鍵實現，三個檔位鍵(0.3A,5S;0.4A,1S;2A,0.5S通過軟件可對三個檔進行設置)，一個功能復位鍵;1602液晶顯示模塊將采集到的電流值實時顯示出來，并顯示所選的檔位的相關數值;繼電器控制模塊根據單片機的控制對外圍電路進行通、斷控制。系統(tǒng)總體結構框圖如圖1所示。

圖2 系統(tǒng)總體結構框圖

　　2.硬件設計

　　2.1STC89C52單片機最小系統(tǒng)

　　STC89C52是STC公司生產的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。STC89C52使用經典的MCS-51內核，但做了很多的改進使得芯片具有傳統(tǒng)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(tǒng)可編程Flash,使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供靈活、有效的解決方案。

　　具有以下標準功能：8k 字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM ，32位IO口線，看門狗定時器，內置4KB EEP-ROM ,MAX810復位電路，3個16位定時器/計數器，4個外部中斷，一個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(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MAXIM 公司生產的雙向、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，需經過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。當檢測到電流超過設定值和預定時間后，由單片機的P2.0引腳輸出低電平，控制繼電器斷開外圍電路;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

　　開機后首先通過MAX471采集外圍電路的電流，電流經過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，定時器開始定時，達到熔斷時間，繼電器吸合，外圍電路斷開，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

　　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時電流進行采集檢測、顯示，并對外圍電路實現控制，從而達到保護的作用。主要優(yōu)點在于可以通過A/D轉換器同時采集，實現對多個外圍電路的檢測與保護。本系統(tǒng)達到了簡易保險絲的要求，性能穩(wěn)定可靠，且成本較低。

關注公眾號“優(yōu)特美爾商城”，獲取更多電子元器件知識、電路講解、型號資料、電子資訊，歡迎留言討論。