【正文】 基于單片機(jī)的智能插座的設(shè)計(jì)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(shì) 1 本文主要研究?jī)?nèi)容 3 4 4 5 5 6 6 9 10 12 14 溫度采集模塊 14 16 DS1302計(jì)時(shí)程序 17 LCD1602顯示電路程序 19 DS18B20測(cè)溫電路程序 20 21 硬件調(diào)試 24 軟件調(diào)試 24 小結(jié) 25 27參考文獻(xiàn) 28致謝 29附錄A 外文文獻(xiàn)及翻譯附錄B 源程序附錄C 硬件連接圖附錄D 實(shí)物圖 II 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文1．緒論 課題研究的背景及意義隨著社會(huì)科技的不斷進(jìn)步，各式各樣的電子產(chǎn)品已經(jīng)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(jìn)行，但是，這個(gè)社會(huì)是一個(gè)能源逐漸枯竭的社會(huì)，節(jié)約能源又成為了這個(gè)社會(huì)的主題。所以，為了解決這樣一對(duì)矛盾，我們了解到，越來越多的產(chǎn)品有了待機(jī)功能，如電視機(jī)，電腦，冰箱，空調(diào)等家用電器。據(jù)調(diào)查，我國(guó)城市家庭的平均待機(jī)能耗，相當(dāng)于每個(gè)家庭每天都在亮著一盞15瓦到30瓦的長(zhǎng)明燈。據(jù)測(cè)算，家電待機(jī)能耗占到中國(guó)家庭電力消耗的10%以上。而正是由于這種長(zhǎng)期的待機(jī)狀態(tài)，使得插座的負(fù)荷也越來越大，帶來了非常嚴(yán)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(shè)計(jì)中我們就要對(duì)家庭中普通的插座進(jìn)行更加智能化的設(shè)計(jì)，我們利用單片機(jī)對(duì)繼電器的控制來達(dá)到控制插座通斷的目的，并可以通過外設(shè)鍵盤對(duì)插座進(jìn)行定時(shí)設(shè)置，使其可以按照我們的意愿定時(shí)通斷。在定時(shí)功能的基礎(chǔ)上，加上了測(cè)溫模塊、過載保護(hù)和防雷模塊。所以此次的設(shè)計(jì)具有以下意義：1） 節(jié)約能源；2） 消除安全隱患；3） 延長(zhǎng)家用電器的使用壽命；4） 使人們的生活更加方便，簡(jiǎn)單。 課題研究的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)在市場(chǎng)上的220V移動(dòng)式電源插座大部分功能單一，只能簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)電源的通斷，小部分可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)，但大都是機(jī)械式的，而不能根據(jù)使用者的意愿編程設(shè)定時(shí)間自動(dòng)通斷，有時(shí)滿足不了人們的需求。智能可編程開關(guān)插座則可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)可編程，通過編程定時(shí)，自動(dòng)接通和斷開，給人們生活帶來很大方便，得到了廣泛應(yīng)用。目前市場(chǎng)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(guān)的程序控制軟件對(duì)電器進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，智能關(guān)機(jī)，將待機(jī)能耗降為零，以達(dá)到安全節(jié)能的目的。它可以在電器遙控關(guān)機(jī)后自動(dòng)切斷電源，遙控開機(jī)時(shí)，能自動(dòng)接通電源，從而達(dá)到安全、節(jié)電的效果。它還具有消除待機(jī)能耗、智能化保護(hù)功能、避免電磁波輻射、有效防雷擊沖擊的特點(diǎn)?？频耇WL12采用大屏液晶顯示，可以進(jìn)行定時(shí)設(shè)定，最小設(shè)定時(shí)間為1分鐘，每天最多可設(shè)置20組開與關(guān)，每周可設(shè)置140組。并且具有模式功能，隨時(shí)可切換到長(zhǎng)通或定時(shí)狀態(tài)。而POLYHOME智能插座是北京博力恒昌科技有限公司生產(chǎn)的智能家居產(chǎn)品之一。它主要的特點(diǎn)是內(nèi)嵌Zigbee無線接收模塊，可以對(duì)它進(jìn)行無線遙控，智能控制一些家用電器，比如開關(guān)空調(diào)、開關(guān)電飯煲等，也可以與普通插座互換。對(duì)于比較先進(jìn)的博聯(lián)智能插座，它是基于WiFi通訊，可實(shí)現(xiàn)任何時(shí)間、任何地點(diǎn)通過智能手機(jī)隨心所欲的控制家中、辦公室的電器。隨著單片機(jī)技術(shù)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(jī)具有優(yōu)異的性能性價(jià)比，集成度高、體積小、可靠性高，控制功能強(qiáng)，低電壓、低功耗等特點(diǎn)，以及單片機(jī)控制電路技術(shù)的發(fā)展使智能插座具有定時(shí)準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)。因此智能可編程開關(guān)插座發(fā)展迅速，得到了很廣泛的應(yīng)用。所以，智能插座會(huì)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(chǔ)上，質(zhì)量要穩(wěn)定，插座本身耗能要小，這是發(fā)展的必要趨勢(shì)。同時(shí)可加上其他一些功能，像USB接口，這樣一來，手機(jī)，MP3等電器充電機(jī)會(huì)更加方便；語音功能，讓操作更加方便；也可加上溫度測(cè)量顯示功能，讓這個(gè)插座實(shí)現(xiàn)更多的功能，使得智能插座體積小但功能更強(qiáng)大，攜帶也更加方便。而目前智能插座的實(shí)現(xiàn)方法有機(jī)械式定時(shí)插座、基于單片機(jī)的定時(shí)器功能實(shí)現(xiàn)插座的智能定時(shí)、還有采用現(xiàn)成的智能芯片。機(jī)械式定時(shí)插座是通過轉(zhuǎn)動(dòng)刻度盤，來設(shè)定定時(shí)時(shí)間，比如科德TWA07的22小時(shí)倒時(shí)定時(shí)器；而基于單片機(jī)的智能插座是通過用單片機(jī)控制繼電器的通斷來控制插座的開關(guān)，即通過單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)智能定時(shí)；而采用智能芯片的節(jié)能插座是通過芯片直接感應(yīng)來實(shí)現(xiàn)智能通斷電，從而達(dá)到消除待機(jī)功耗的目的；還有一種比較先進(jìn)的，基于WiFi通訊，只要家中有無線路由器，插座就會(huì)自動(dòng)尋找網(wǎng)路，用戶只需輸入上網(wǎng)密碼即完成配置，通過智能手機(jī)在全球任何地點(diǎn)都可以控制。智能插座有效地解決了待機(jī)能耗的問題，從而提高終端用電設(shè)備的使用壽命，促進(jìn)我國(guó)節(jié)電降耗產(chǎn)品領(lǐng)域的發(fā)展。也消除了生活中的很多安全隱患。可達(dá)到適用于彩電、電腦、空調(diào)等用電領(lǐng)域的較高技術(shù)指標(biāo)與節(jié)電能力。而隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)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(yīng)用于家用電器外，還會(huì)更多的應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域。 本文主要研究?jī)?nèi)容在本次設(shè)計(jì)中我們就要對(duì)家庭中普通的插座進(jìn)行更加智能化的設(shè)計(jì)，我們利用單片機(jī)對(duì)繼電器的控制來達(dá)到控制插座通斷的目的，并可以通過外設(shè)鍵盤和紅外遙控對(duì)插座進(jìn)行定時(shí)設(shè)置和溫度設(shè)置，使其可以按照我們的意愿定時(shí)通斷。在定時(shí)定溫功能的基礎(chǔ)上，加上了過載保護(hù)和防雷模塊。方案一：設(shè)計(jì)一個(gè)以單片機(jī)STC89C52控制的定時(shí)開關(guān)插座，能控制一路220V/10A的插座，使其可以在24小時(shí)內(nèi)能預(yù)先設(shè)定定時(shí)范圍，每天周而復(fù)始地控制用電器具的自動(dòng)開啟和關(guān)閉，因?yàn)槭峭ㄟ^時(shí)鐘芯片來定時(shí)，所以更加準(zhǔn)確。同時(shí)還能通過紅外遙控隨時(shí)控制插座的開關(guān)，從而達(dá)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(jì)時(shí)模塊LCD顯示模塊按鍵模塊 基于單片機(jī)的智能插座框圖方案二：設(shè)計(jì)一個(gè)定時(shí)開關(guān)，通過撥碼開關(guān)預(yù)置一個(gè)時(shí)間，再通過計(jì)數(shù)器倒計(jì)時(shí)方式進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)?shù)竭_(dá)某一個(gè)時(shí)間時(shí)，發(fā)出一個(gè)信號(hào)，進(jìn)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(gòu)成一個(gè)倒計(jì)時(shí)的計(jì)時(shí)器，通過一個(gè)撥碼開關(guān)預(yù)設(shè)時(shí)間，最后數(shù)碼管顯示，蜂鳴器報(bào)警。：秒脈沖發(fā)生器報(bào)警電路控制電路譯碼器定時(shí)器 數(shù)字式定時(shí)開關(guān)方案一和方案二均可實(shí)現(xiàn)插座的定時(shí)。若用數(shù)字電路完成，所設(shè)計(jì)的電路相對(duì)復(fù)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(shí)現(xiàn)，其精度也不如單片機(jī)和時(shí)鐘芯片配合的準(zhǔn)確，由于元件較多，焊接過程也會(huì)比較復(fù)雜，成本也高。而單片機(jī)控制更加靈活，功能更加強(qiáng)大，可編程性也更高，因?yàn)橛脝纹瑱C(jī)主要是軟件編程來完成，那么就降低了硬件電路的復(fù)雜性，而且其成本也相對(duì)降低。通過上述方案的比較，用單片機(jī)進(jìn)行定時(shí)插座的設(shè)計(jì)比數(shù)字電路更加準(zhǔn)確靈活，功能更加強(qiáng)大，成本相對(duì)更低，硬件復(fù)雜性也更小，所以，綜合各方面因素，本設(shè)計(jì)采用方案一。定時(shí)插座系統(tǒng)在未設(shè)置任何定時(shí)的時(shí)候顯示界面顯示時(shí)間，通過按鍵設(shè)置可設(shè)置在24小時(shí)內(nèi)的兩組定時(shí)開關(guān)時(shí)間和六組一小時(shí)內(nèi)的固定模式定時(shí)，分別控制插座的開關(guān)，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(jì)時(shí)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(chǎn)的40引腳雙列直插芯片，單片機(jī)片內(nèi)集成512字節(jié)程序運(yùn)行空間、8K字節(jié)Flash存儲(chǔ)空間支持最大64K外部存儲(chǔ)擴(kuò)展。根據(jù)不同的運(yùn)行速度和功耗的要求,時(shí)鐘頻率可以設(shè)置在033M之間。片內(nèi)資源有4組I/O控制端口、3個(gè)定時(shí)器、8個(gè)中斷、軟件設(shè)置低能耗模式、看門狗和斷電保護(hù)。具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，即體積小、重量輕、單一電源、低功耗、功能強(qiáng)、價(jià)格低廉、運(yùn)算速度快、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高等，所以特別適用于實(shí)時(shí)測(cè)控系統(tǒng)，應(yīng)用領(lǐng)域很廣，已成為傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)改造，各類產(chǎn)品跟新?lián)Q代，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化智能化的理想模型。其內(nèi)部包含以下功能部件：；
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