基于單片機的智能插座的設計畢業(yè)論文(已修改)

　

【正文】 基于單片機的智能插座的設計畢業(yè)論文目 錄 1 課題研究的背景及意義 1 課題研究的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1 本文主要研究內容 3 4 4 5 5 6 6 9 10 12 14 溫度采集模塊 14 16 DS1302計時程序 17 LCD1602顯示電路程序 19 DS18B20測溫電路程序 20 21 硬件調試 24 軟件調試 24 小結 25 27參考文獻 28致謝 29附錄A 外文文獻及翻譯附錄B 源程序附錄C 硬件連接圖附錄D 實物圖 II 畢業(yè)設計論文1．緒論 課題研究的背景及意義隨著社會科技的不斷進步，各式各樣的電子產品已經慢慢融入到了我們的生活，這也就意味著我們需要更多的能源來維持我們的生活正常的進行，但是，這個社會是一個能源逐漸枯竭的社會，節(jié)約能源又成為了這個社會的主題。所以，為了解決這樣一對矛盾，我們了解到，越來越多的產品有了待機功能，如電視機，電腦，冰箱，空調等家用電器。據(jù)調查，我國城市家庭的平均待機能耗，相當于每個家庭每天都在亮著一盞15瓦到30瓦的長明燈。據(jù)測算，家電待機能耗占到中國家庭電力消耗的10%以上。而正是由于這種長期的待機狀態(tài)，使得插座的負荷也越來越大，帶來了非常嚴重的安全隱患。除此之外，也使得電器的壽命大大縮短。因此，在本次設計中我們就要對家庭中普通的插座進行更加智能化的設計，我們利用單片機對繼電器的控制來達到控制插座通斷的目的，并可以通過外設鍵盤對插座進行定時設置，使其可以按照我們的意愿定時通斷。在定時功能的基礎上，加上了測溫模塊、過載保護和防雷模塊。所以此次的設計具有以下意義：1） 節(jié)約能源；2） 消除安全隱患；3） 延長家用電器的使用壽命；4） 使人們的生活更加方便，簡單。 課題研究的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢現(xiàn)在市場上的220V移動式電源插座大部分功能單一，只能簡單的實現(xiàn)電源的通斷，小部分可以實現(xiàn)定時，但大都是機械式的，而不能根據(jù)使用者的意愿編程設定時間自動通斷，有時滿足不了人們的需求。智能可編程開關插座則可以實現(xiàn)定時可編程，通過編程定時，自動接通和斷開，給人們生活帶來很大方便，得到了廣泛應用。目前市場上比較好的智能插座有小管家智能插座、科德牌智能插座、POLYHOME智能插座、博聯(lián)智能插座等等。其中，小管家智能插座采用智能芯片系統(tǒng)及其相關的程序控制軟件對電器進行協(xié)調控制，智能關機，將待機能耗降為零，以達到安全節(jié)能的目的。它可以在電器遙控關機后自動切斷電源，遙控開機時，能自動接通電源，從而達到安全、節(jié)電的效果。它還具有消除待機能耗、智能化保護功能、避免電磁波輻射、有效防雷擊沖擊的特點。科德TWL12采用大屏液晶顯示，可以進行定時設定，最小設定時間為1分鐘，每天最多可設置20組開與關，每周可設置140組。并且具有模式功能，隨時可切換到長通或定時狀態(tài)。而POLYHOME智能插座是北京博力恒昌科技有限公司生產的智能家居產品之一。它主要的特點是內嵌Zigbee無線接收模塊，可以對它進行無線遙控，智能控制一些家用電器，比如開關空調、開關電飯煲等，也可以與普通插座互換。對于比較先進的博聯(lián)智能插座，它是基于WiFi通訊，可實現(xiàn)任何時間、任何地點通過智能手機隨心所欲的控制家中、辦公室的電器。隨著單片機技術的不斷發(fā)展，智能插座的功能也在不斷的更新。由于單片機具有優(yōu)異的性能性價比，集成度高、體積小、可靠性高，控制功能強，低電壓、低功耗等特點，以及單片機控制電路技術的發(fā)展使智能插座具有定時準確、性能穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點。因此智能可編程開關插座發(fā)展迅速，得到了很廣泛的應用。所以，智能插座會朝著微型化、低功耗、無線遙控、語音控制等更加智能數(shù)字化的方向發(fā)展，讓人們的生活更加便捷。再具體說，以后智能插座的發(fā)展，在節(jié)能的基礎上，質量要穩(wěn)定，插座本身耗能要小，這是發(fā)展的必要趨勢。同時可加上其他一些功能，像USB接口，這樣一來，手機，MP3等電器充電機會更加方便；語音功能，讓操作更加方便；也可加上溫度測量顯示功能，讓這個插座實現(xiàn)更多的功能，使得智能插座體積小但功能更強大，攜帶也更加方便。而目前智能插座的實現(xiàn)方法有機械式定時插座、基于單片機的定時器功能實現(xiàn)插座的智能定時、還有采用現(xiàn)成的智能芯片。機械式定時插座是通過轉動刻度盤，來設定定時時間，比如科德TWA07的22小時倒時定時器；而基于單片機的智能插座是通過用單片機控制繼電器的通斷來控制插座的開關，即通過單片機編程實現(xiàn)智能定時；而采用智能芯片的節(jié)能插座是通過芯片直接感應來實現(xiàn)智能通斷電，從而達到消除待機功耗的目的；還有一種比較先進的，基于WiFi通訊，只要家中有無線路由器，插座就會自動尋找網路，用戶只需輸入上網密碼即完成配置，通過智能手機在全球任何地點都可以控制。智能插座有效地解決了待機能耗的問題，從而提高終端用電設備的使用壽命，促進我國節(jié)電降耗產品領域的發(fā)展。也消除了生活中的很多安全隱患。可達到適用于彩電、電腦、空調等用電領域的較高技術指標與節(jié)電能力。而隨著技術的不斷發(fā)展，對智能插座的承受功率不斷地增高完善，智能插座除了廣泛應用于家用電器外，還會更多的應用到工業(yè)領域。 本文主要研究內容在本次設計中我們就要對家庭中普通的插座進行更加智能化的設計，我們利用單片機對繼電器的控制來達到控制插座通斷的目的，并可以通過外設鍵盤和紅外遙控對插座進行定時設置和溫度設置，使其可以按照我們的意愿定時通斷。在定時定溫功能的基礎上，加上了過載保護和防雷模塊。方案一：設計一個以單片機STC89C52控制的定時開關插座，能控制一路220V/10A的插座，使其可以在24小時內能預先設定定時范圍，每天周而復始地控制用電器具的自動開啟和關閉，因為是通過時鐘芯片來定時，所以更加準確。同時還能通過紅外遙控隨時控制插座的開關，從而達到方便、智能、節(jié)電的目的。：STC89C527805穩(wěn)壓電源模塊繼電器模塊DS18b20模塊DS1302計時模塊LCD顯示模塊按鍵模塊 基于單片機的智能插座框圖方案二：設計一個定時開關，通過撥碼開關預置一個時間，再通過計數(shù)器倒計時方式進行計數(shù)，當?shù)竭_某一個時間時，發(fā)出一個信號，進而來控制電器的工作。具體原理是由555組成秒脈沖發(fā)生器，再由CD40192構成一個倒計時的計時器，通過一個撥碼開關預設時間，最后數(shù)碼管顯示，蜂鳴器報警。：秒脈沖發(fā)生器報警電路控制電路譯碼器定時器 數(shù)字式定時開關方案一和方案二均可實現(xiàn)插座的定時。若用數(shù)字電路完成，所設計的電路相對復雜，需要更多的數(shù)字集成塊，其功能也主要依賴于數(shù)字電路的各功能模塊的組合來實現(xiàn)，其精度也不如單片機和時鐘芯片配合的準確，由于元件較多，焊接過程也會比較復雜，成本也高。而單片機控制更加靈活，功能更加強大，可編程性也更高，因為用單片機主要是軟件編程來完成，那么就降低了硬件電路的復雜性，而且其成本也相對降低。通過上述方案的比較，用單片機進行定時插座的設計比數(shù)字電路更加準確靈活，功能更加強大，成本相對更低，硬件復雜性也更小，所以，綜合各方面因素，本設計采用方案一。定時插座系統(tǒng)在未設置任何定時的時候顯示界面顯示時間，通過按鍵設置可設置在24小時內的兩組定時開關時間和六組一小時內的固定模式定時，分別控制插座的開關，從而控制外部電器的工作與否。LCD顯示模塊DS18b20模塊繼電器模塊按鍵模塊DS1302計時模塊7805穩(wěn)壓電源模塊STC89C52： 硬件電路框圖STC89C52是宏晶公司生產的40引腳雙列直插芯片，單片機片內集成512字節(jié)程序運行空間、8K字節(jié)Flash存儲空間支持最大64K外部存儲擴展。根據(jù)不同的運行速度和功耗的要求,時鐘頻率可以設置在033M之間。片內資源有4組I/O控制端口、3個定時器、8個中斷、軟件設置低能耗模式、看門狗和斷電保護。具有許多獨特的優(yōu)點，即體積小、重量輕、單一電源、低功耗、功能強、價格低廉、運算速度快、抗干擾能力強、可靠性高等，所以特別適用于實時測控系統(tǒng)，應用領域很廣，已成為傳統(tǒng)工業(yè)技術改造，各類產品跟新?lián)Q代，實現(xiàn)自動化智能化的理想模型。其內部包含以下功能部件：；
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