基于瑞薩單片機的智能限電、防雷和防火控制器設計

摘要：為避免學生宿舍內因使用大功率違章電器導致用電線路過載過熱而引發火災等隱患和漏電導致的接地、電孤短路等引起火災事故，設計了以瑞薩單片機為控制核心的用電安全控制系統。系統從用電源頭自動識別、防止學生宿舍違章惡性負載的使用和實時檢測線路漏電等情況的智能控制。調試結果證明該系統在保障學生宿舍的用電安全(限電功能、時間控制、人身觸電、防雷安全、防火安全)方面實現了有效的控制，該項智能控制器的研究及開發應用對維護學校安全穩定具有較為顯著的現實意義。
關鍵詞：瑞薩單片機；智能控制；用電安全

0 引言
在學校學生宿舍用電管理一直是一個難題，特別是磚木結構的學生宿舍，各種違章大功率電器的使用屢禁不絕。由于違章電器的使用引起火災的事故時有發生，給國家的財產造成了嚴重的損失，同時也對學生的生命構成了一定的威脅，本文所研究的智能限電和防火控制器能很好保障學生宿舍的用電安全，維護學校的安全穩定工作。

1 智能限電和防火控制器的設計
1．1 系統的硬件設計
智能限電和防火控制器以瑞薩單片機(M3062P)為控制核心，外圍電路有電源電路、按鍵電路、繼電器驅動電路、時鐘電路、128×64液晶顯示電路、電流采樣、電壓采樣、漏電采樣、E2PROM電路、光耦輸入、通信RS485接口。系統硬件框圖如圖1所示。

電流采樣電路用于檢測電路電流的大小，用于過載、短路等保護等；電壓采樣電路用于檢測電路電壓的高低和頻率測量；光耦電路將傳感器接口和控制電路接口隔離；漏電采樣可能檢測線路中是否存在漏電；通信電路可能實現遠程24小時在線監控；E2PROM電路可實現參數和故障信息的掉電保存；電源電路為整個系統提供電源。
1．1．2 電源電路
由于系統的控制核心和外圍電路的工作電壓為5V，繼電器線圈電壓為5V，同時考慮成本和抗干擾性能，因此采用三端穩壓器78L05為系統供電。T1為5W的工頻變壓器。