单片机是将CPU、ROM、RAM、TIMER/COUNTER以及输入/输出接口（I/O）等集成在一块超大规模集成电路芯片上而制成的，有些单片机还集成了模数转换器（ADC）、脉宽调制模块（PWM）、通讯接口等，运用者只需用少数的外围电路就可组成各种运用体系。单片机可分为8位机和16位机，其间8位机在商场中占主导地位。出产单片机的半导体厂家许多，包含：INTEL、PHILIPS、SIEMENS、ADM、ATAIEL、MICROCHIP等。近年来，MICROCHIP公司出产的单片机以其精约的指令体系、纳秒级的指令周期、强壮的外围接口功用深受电子工程师们的喜爱，笔者曾运用过PIC16CXXX和PIC16FXXX系列的产品，觉得运用十分便利。
电动机维护器完成的功用首要包含：三相电流显现、声响报警、毛病脱扣、毛病回忆、过载维护、短路维护、漏电维护、缺相维护、相失衡维护、相序维护、过欠压维护等。用传统的模仿线路要完成如此归纳的功用，其线路将会变得十分杂乱，整个设备的体积也会十分巨大。因而现在一些模仿电子式电动机维护器能完成的功用都比较单一。例如：过流维护器、缺相维护器、漏电维护器等，而单片机的呈现，使得电动机维护器的开展有了质的腾跃，在智能化、功用多样化、小型化、模块化、功用可靠性等方面到达史无前例的水平。
用单片机体系完成电动机维护的功用，在硬件方面首要由三相电流信号采样、漏电流采样、电压信号采样、键盘接口、显现部分、操控输出、报警输出、通讯接口等几部分构成，下面分别对其间的要害部分作扼要剖析。
一、 三相电流采样部分
这部分规划直接关系到电流的采样精度。因而，有必要经过理论剖析、重复试验方能确认。这部分线路可选用整流线路，也可选用直接沟通份额改换电路，选用哪种线路则直接决议了程序是选用直流采样仍是沟通采样，程序规划将彻底不同。
若选用直流采样则线路需选用整流线路，整流线路包含半波整流、桥式全波整流、精细半波整流、精细全波整流等几种方法，二极管半波整流和桥式全波整流都存在二极管的导通压降影响整流线路线性的问题，特别是在信号电压较低的时分，影响更大。为了减小二极管导通压降的影响，应挑选肖特基二极管作整流器材，如IN5819，但需求留意的是IN5819耐压值较低（只要40V），因而采样电压信号不宜过大。精细半波或全波整流线路在许多资猜中皆有介绍，在此无庸赘述。这种线路的长处是避免了整流二极管正导游通压降的影响，但一起添加了线路的杂乱程度，并且还需求为扩大器供给正负电源，添加了电源部分的本钱。在实际运用中应权衡利弊，归纳考虑才干作出挑选。
在一些比较高级的仪器外表中，人们遍及选用沟通采样。采样方法是按必定周期（称为采样周期）接连实时采样被测信号一个完好的波形（关于正弦波只需采样半个周期即可），然后将采样得到的离散信号进行真有效值运算，然后得到电流信号的真有效值，这样就避免了被测信号波形畸变对采样值的影响。沟通采样的要害技术有几个方面：1.采样周期应远小于被测信号周期，这关于工频电流信号是不成问题的，由于现在单片机的处理速度现已满足。2.要从硬件上避免采样信号畸变，这就需求从几个方面来尽力:①确保电流互感器在丈量范围内输出的电压信号波形失真小。②电流互感器的采样信号到单片机输入接口往往需求份额扩大，这就要求信号改换电路失真要小。③避免噪声搅扰，一般的做法是在单片机输进口加一个高频旁路电容。沟通采样线路中除去了阻容滤波电容，因而在呼应速度方面比直流采样有极大改进，特别关于那些对呼应特性要求较高的随动体系十分有利。虽然沟通采样有许多直流采样无法比拟的长处，但因其会添加软件编程的难度并要占有较大的存储空间而在一些较简略的小型体系中较少运用。
二、显现部分
在工控外表中常常运用LED数码管作为用户界面，其长处是亮度高、驱动电路简略，但只能显现有限的几个字符，要想表达比较丰厚的信息好不容易。现在，一些高级外表中开端选用字符型液晶显现器或图形液晶显现器，有的还含有中文字库模块，直接用中文显现，然后使界面十分直观，易于了解和操作。但一起添加了线路的本钱，特别是图形液晶显现模块价格太高，一般低价位的外表无法承受。
单片机与LED数码管接口一般选用串行通讯方法，配接移位寄存器来驱动数码管作业，规划不同的驱动程序可完成不同的显现方法。例如：数码管闪耀、小数点位数主动改换，特别字符显现等。为了减小数码管的功耗，一般选用动态驱动方法，也就是在一个周期（T）内只在（1/3—1/2）T的时间内显现，经过调理占空比可改动数码管的亮度。别的需留意数码管的驱动电压不能太高，假如用+5V电源驱动就需加限流电阻或降压二极管。其间用降压二极管较好，可避免因数码管点亮的笔数发生变化而形成的电压动摇，然后确保数码管亮度安稳。
单片机与字符型LCD模块接口的数据线仍可选用串行接口方法，而操控信号可直接由单片机I/O口操控。假如数据线选用并行方法，将占用单片机许多的资源，因而不宜运用。在编制驱动程序时，在功用答应的情况下应留意尽量减小数据线和时钟线的信号频率，这样可减小电磁搅扰。
三、操控输出
操控输出部分可选用机电式继电器或固体继电器。前者价格便宜，商场产品丰厚，驱动线路也比较简略，但可靠性和运用寿命有限，且在触点动作时会发生“火花”，严峻时可影响体系的正常作业。因而，在PCB板布局时应将继电器尽量远离单片机并接近外表的输出端口。别的，在继电器线圈两头应并联续流二极管，否则在继电器线圈断电瞬间会发生较高的感应电压，然后损坏电路。固态继电器具有寿命长、功用安稳，无火花等特色，跟着其价格的逐步下降和功用的完善已开端被广泛运用，但小功率的固态继电器价格仍比一般继电器高许多倍，因而，在电机维护器中绝大部分均选用一般继电器。在许多运用场合，人们期望有两个独立的操控输出，一个作为主回路操控输出，另一个为辅佐输出，作为报警或其它功用的操控。
单片机体系中，软件是一个十分重要部分，这部分能充分体现规划者的规划思维，经过程序可完成电机维护器的智能化操控以及长途通讯等功用.
