基于瑞萨单片机的智能限电、防雷和防火控制器设计

摘要：为避免学生宿舍内因使用大功率违章电器导致用电线路过载过热而引发火灾等隐患和漏电导致的接地、电孤短路等引起火灾事故，设计了以瑞萨单片机为控制核心的用电安全控制系统。系统从用电源头自动识别、防止学生宿舍违章恶性负载的使用和实时检测线路漏电等情况的智能控制。调试结果证明该系统在保障学生宿舍的用电安全(限电功能、时间控制、人身触电、防雷安全、防火安全)方面实现了有效的控制，该项智能控制器的研究及开发应用对维护学校安全稳定具有较为显著的现实意义。
关键词：瑞萨单片机；智能控制；用电安全

0 引言
在学校学生宿舍用电管理一直是一个难题，特别是砖木结构的学生宿舍，各种违章大功率电器的使用屡禁不绝。由于违章电器的使用引起火灾的事故时有发生，给国家的财产造成了严重的损失，同时也对学生的生命构成了一定的威胁，本文所研究的智能限电和防火控制器能很好保障学生宿舍的用电安全，维护学校的安全稳定工作。

1 智能限电和防火控制器的设计
1．1 系统的硬件设计
智能限电和防火控制器以瑞萨单片机(M3062P)为控制核心，外围电路有电源电路、按键电路、继电器驱动电路、时钟电路、128×64液晶显示电路、电流采样、电压采样、漏电采样、E2PROM电路、光耦输入、通信RS485接口。系统硬件框图如图1所示。

电流采样电路用于检测电路电流的大小，用于过载、短路等保护等；电压采样电路用于检测电路电压的高低和频率测量；光耦电路将传感器接口和控制电路接口隔离；漏电采样可能检测线路中是否存在漏电；通信电路可能实现远程24小时在线监控；E2PROM电路可实现参数和故障信息的掉电保存；电源电路为整个系统提供电源。
1．1．2 电源电路
由于系统的控制核心和外围电路的工作电压为5V，继电器线圈电压为5V，同时考虑成本和抗干扰性能，因此采用三端稳压器78L05为系统供电。T1为5W的工频变压器。