單片機顧名思義即單片微型計算機，它將CPU、ROM、RAM、TIMER/COUNTER、輸入/輸出接口(I/O)等集成在大規模集成電路芯片上制成。最近幾年，MICROCHIP公司生產的單片機以其簡單的指令系統、超快的指令周期、強大的外圍接口等功能，大部分電子工程師都用到了自己的設計中。
電動機保護器實現的功能主要包括：三相電流顯示、聲音報警、故障脫扣、故障記憶、過載保護、短路保護、漏電保護、缺相保護、相失衡保護、相序保護、過欠壓保護等。用傳統的模擬線路要實現如此綜合的功能，其線路將會變得非常復雜，整個裝置的體積也會非常龐大。因此目前一些模擬電子式電動機保護器能實現的功能都比較單一。例如：過流保護器、缺相保護器、漏電保護器等，而單片機的出現，使得電動機保護器的發展有了質的飛躍，在智能化、功能多樣化、小型化、模塊化、性能可靠性等方面達到前所未有的水平。
用單片機系統實現電動機保護的功能，在硬件方面主要由三相電流信號采樣、漏電流采樣、電壓信號采樣、鍵盤接口、顯示部分、控制輸出、報警輸出、通信接口等幾部分構成，下面分別對其中的關鍵部分作簡要分析。
一、 三相電流采樣部分
這部分設計直接關系到電流的采樣精度。因此，必須通過理論分析、反復實驗方能確定。這部分線路可采用整流線路，也可采用直接交流比例變換電路，采用哪種線路則直接決定了程序是采用直流采樣還是交流采樣，程序設計將完全不同。
若采用直流采樣則線路需采用整流線路，整流線路包括半波整流、橋式全波整流、精密半波整流、精密全波整流等幾種形式，二極管半波整流和橋式全波整流都存在二極管的導通壓降影響整流線路線性的問題，特別是在信號電壓較低的時候，影響更大。為了減小二極管導通壓降的影響，應選擇肖特基二極管作整流器件，如IN5819，但需要注意的是IN5819耐壓值較低(只有40V)，因而采樣電壓信號不宜過大。這種線路的優點是避免了整流二極管正向導通壓降的影響，但同時增加了線路的復雜程度，而且還需要為放大器**正負電源，增加了電源部分的成本。在實際使用中應權衡利弊，綜合考慮才能作出選擇。
在一些比較高檔的儀器儀表中，人們普遍采用交流采樣。采樣方式是按一定周期(稱為采樣周期)連續實時采樣被測信號一個完整的波形(對于正弦波只需采樣半個周期即可)，然后將采樣得到的離散信號進行真有效值運算，從而得到電流信號的真有效值，這樣就避免了被測信號波形畸變對采樣值的影響。
交流采樣的關鍵技術有幾個方面：1.采樣周期應遠小于被測信號周期，這對于工頻電流信號是不成問題的，因為目前單片機的處理速度已經足夠。2.要從硬件上避免采樣信號畸變，這就需要從幾個方面來努力:①保證電流互感器在測量范圍內輸出的電壓信號波形失真小。②電流互感器的采樣信號到單片機輸入接口往往需要比例放大，這就要求信號變換電路失真要小。③防止噪聲干擾，一般的做法是在單片機輸入口加一個高頻旁路電容。交流采樣線路中除去了阻容濾波電容，因而在響應速度方面比直流采樣有極大改善，特別對于那些對響應特性要求較高的隨動系統非常有益。盡管交流采樣有很多直流采樣無法比擬的優點，但因其會增加軟件編程的難度并要占據較大的存儲空間而在一些較簡單的小型系統中較少使用。
