高显示精度。图 1 中通过运放将输入信号进行分档处理，小信号从 P1.0 输出大信号从 P1.1
输出。这样处理是因为：电动机保护器要处理的电流范围很宽（要从电动机 1 倍额定电流
到 10

 

倍额定电流），分档处理可以提高测量精度。

    1.2 I/O

 

单元

    开关量输入处理电路如图 2 所示。电路开关量由 IN1～IN7 输入，通过光藕后产生 IS1～
IS7，并行信号 IS1～IS7 输入到 74HC165，通过 74HC165 将并行信号转换为串行信号传
送给 CPU。电阻 R11～R18 起到限流作用保护光耦中的二极管不被损坏。RS1～RS8 是上拉
电阻与电容 CS～CS8 配合使用既可以稳定光耦输出电平又可以在上电时对光耦起到保护
作用。
    JDQ1～JDQ4 与 CPU 连接，三极管 QJ11～QJ14 的供电电压是+5V，三极管 QJ1～QJ4
的供电电压是+24V。现以 QJ11，QJ1 这路控制电路来说明电路工作原理，当 CPU 输出高
电平时三极管 QJ11 不导通，OUT11 不会输出电流光藕不会导通，JT1 也输出高电平，
QJ1 不会导通继电器不会动作。当 CPU 输出低电平时三极管 QJ11 导通，OUT1 输出高电

 

平使光耦导通， JT1 变为低电平，三极管 QJ1 导通 OUT1 输出低电平使继电器发生动作。
二极管 DJ1～DJ4

 

作为继电器续流二极管。

    控制输出部分可采用机电式继电器或固体继电器。前者价格便宜，市场产品丰富，驱动

“

”

线路也比较简单，但可靠性和使用寿命有限，且在触点动作时会产生 火花 ，严重时可
影响系统的正常工作。因此，在 PCB 板布局时应将继电器尽量远离单片机并靠近仪表的
输出端口。另外，在继电器线圈两端应并联续流二极管，否则在继电器线圈断电瞬间会产
生较高的感应电压，从而破坏电路。固态继电器具有寿命长、性能稳定，无火花等特点，

 

本产品中考虑到产品的可靠性要求采用固态继电器。

    1.3 

 

通讯单元

    通讯电路实现将 CPU 串口输出电平转换到 RS485 电平。本电路的巧妙之处在于数据收
发直接由硬件来控制，不用 CPU 参与控制，这样可以节省 CPU

 

资源简化程序设计。

    1.4 CPU

 

单元

    CPU

…

单元是电机保护器的核心单元。信号采集，各种报警处理，通信功能，显示功能

…都是由它来完成的。本产品采用的CPU 芯片是瑞萨公司的 H8/3687 芯片，该芯片功能如
下：62

 

条基本指令； RTC（片上实时时钟，可作为自由运算计数器使用），SCI（异步

或者时钟同步串行通信接口）2 路，1 路 IIC 接口，8 路 10 位 A/D，８位定时器２个
（Timer B1,TimerV），16 位定时器１个（TimerZ），看门狗定时器，14 位 PWM，45 个
I/O 引脚（H8/3687N 有 43 个 I/O 引脚），包括 8 个可直接驱动 LED 的大电流引脚
（IOL=20mA,@VOL=1.5V），片上复位电源 POR 电路，片上低电压检测电路（LVD）。
该芯片有两种封装形式：LQFP-64（10mm×10mm）FP-64(14mm×14mm)   

。

    因为 A/D 功能，IIC 功能，RTC，定时器，看门狗等功能都已经集成到芯片内部，所
以 CPU 单元的外围电路十分简洁，各引脚只需外接增加端口驱动能力的上拉电阻和稳定

 

信号的滤波电容即可。

    2 

 

软件设计