1。 方案设计

1。1 方案论证

方案1：采用简单的仪器仪表来检测用电保护器的电压与电流，通过人工不断地观测以达到控制的目的。

方案2：单片机是一块集成电路芯片的微控制器，它集成了中央处理器（CPU），存储器（RAM、ROM)，定时器/计数器，中断系统，并串行I/O口，系统时钟电路及系统总线的微型计算机。单片机具有软硬件结合，体积小，低功耗，可以嵌入各种应用程序中的优点，自从20世纪70年代问世以来，广泛的应用于计算机远程控制，智能信息处理，微型机器人，各种控制电路，家用电器，个人信息终端，移动通信等各个方面，它的出现是计算机发展史上一个巨大的飞跃。

将单片机作为控制终端，利用其控制的灵活性和串口通信的功能，可按照实际情况与计算机传递信息，实现远程控制。

通过以上的比较，方案1工作量大，监测效果不好，方案2采用单片机作为控制终端，具有价格便宜性能可靠等优点。因此本实验选择方案二。

1。2 方案概述

本设计选用AT89C51作为控制核心，系统由直流稳压电源，欠压、过压保护，过载保护，漏电保护四部分组成。直流稳压电源降低电压，提供12V的直流稳压。欠、过压保护设定当电源电压的工作范围。当电压超出正常的工作范围时，LED报警灯亮。设定最大工作的功率，当发生短路或功率超过时，电路将断开，用以保护电路。触、漏电保护通过测量电路电流，来确定是否漏电。若电流过大，断开电源保护人身安全，防止发生事故。负载回到正常后恢复供电。系统框图如图1所示。

       图1 系统框图

1。3 系统功能

（1）测量电压确定是否需要保护。将3V到9V设定为电源电压正常工作范围。当电源电压超出正常工作范围时，LED灯亮，保护器工作，断开电路，停止电源供电；

（2）当过载时，继电器断开电路。当功率恢复正常时，电路连接运行；文献综述

（3）具有触电、漏电的保护功能；当检测到电路中电流值过大，断开电路，确保人生安全。

2。 硬件设计

直流稳压电源，欠压、过压保护，过载保护，触、漏电保护组成系统的硬件电路。以下分别对各个模块进行介绍。

2。1 直流稳压电源模块

直流稳压电路图如图2所示。

图2 直流稳压电路图

R1 C2降低电压，D1、D2进行整流、通过C2滤波得到12V直流电压，经过三端集成稳压器7812后成为12V直流稳压电源。电路采用电容降压法。工作原理是选用频率确定交流信号，利用电容器来限制工作电流。事实上，是利用电容降压限流电抗器的使用。

整流电路在电压稳定化过程中起着重要作用。整流二极管、电源变压器和负载组成半波整流器。整流电路图如图3所示。

图3 整流电路图

电路的工作过程是：U2正半周期，二极管正向偏置电压，有电流流过负载电阻。在负半周期，二极管加上反向电压，无电流流过负载，电压为0。因为二极管具有单向导通性，电压是单向脉冲电压，直流分量输出：来;自]优Y尔E论L文W网www.youerw.com +QQ752018766-

流过负载的平均电流:     (2)

通过二极管的平均电流：    (3)

二极管两端的反向电压：         (4)

整流电路结构简单，使用元件少，但输出电压脉冲速率大、直流分量小，只有在输出电流小，高度脉动的场合适用。在滤波电路中，电解电容器与固定电容器并联。主要是因为电解电容器容量大，并联一个小电容器，对电容器的容量基本没有影响。添加小电容器是为了消除电解电容的电感效应。