【正文】 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計） 題 目 基于單片機的智能插座的設(shè)計 姓 名 學號 所在院 (系 ) 專業(yè)班級 指導教師 完成地點 2020 年 5 月 20 日 基于單片機的智能插座的設(shè)計 [摘要 ]： 本文主要描述了一個定時插座 的設(shè)計與制作。定時插座可以彌補現(xiàn)實生活中普通插座功能的不足，能夠通過外設(shè)按鍵設(shè)置 兩組 開關(guān)定時時段和 6 組 倒計時 定時 ，同時也能夠通過紅外遙控進行無線控制，使外接電器可以按照一定規(guī)律工作，既可以達到智能控制的目的，又在很大程度上起到節(jié)能的作用。 [關(guān)鍵詞 ]： STC89C52。定時 。插座 。紅外 。繼電器 The design of timing socket based on microcontroller Author: ( ) Tutor: Abstract: This paper mainly describes the design and production of a timing socket. The timing socket could pensate for the shortage of the mon socket .It also could set any timing in a day and six groups of fast timing by the key. At the same time, it could also be remotely controlled by infrared controller, so that home appliances could work on rules. In this way, it can achieve the purpose of being intelligently controlled and will largely save the electric energy. Keywords: STC89C52。 Timing。 Socket。 Infrared。 Relay I 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(nèi)容 .................................................... 3 ............................................ 4 方案的提出 .......................................................... 4 方案的比較 .......................................................... 5 方案的確定 .......................................................... 5 ............................................... 6 主控制器及最小系統(tǒng) .................................................. 6 穩(wěn)壓電源模塊 ........................................................ 9 時鐘電路 ........................................................... 10 顯示電路 ........................................................... 12 控制模塊 ........................................................... 14 溫度采集模塊 ....................................................... 14 .................................................. 16 DS1302 計時程序 .................................................... 17 LCD1602 顯示電路程序 ............................................... 19 II DS18B20 測溫 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 .................................................... 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 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計論文 第 1 頁 共 29 頁 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(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(chǎn)品有了待機功能，如電視機，電腦，冰箱，空調(diào)等家用電器。據(jù)調(diào)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(shè)計中我們就要對家庭中普通的插座進行更加智能化的設(shè)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(shè)鍵盤對插座進行定時設(shè)置，使其可以按照我們的意愿定時通斷。 在定時功能的基礎(chǔ)上，加上了測溫模塊、過載保護和防雷模塊。 所以此次的設(shè)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(shè)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(guān)插座 則可以實 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計論文 第 2 頁 共 29 頁 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(yīng)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(guān)的程序控制軟件對電器進行協(xié)調(diào)控制，智能關(guān)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(guān)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?？频?TWL12 采用 大屏液晶顯示，可以進行定時設(shè)定，最小設(shè)定時間為 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(chǎn)的智能家居產(chǎn)品之一。它主要的特點是內(nèi)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(guān)空調(diào)、開關(guān)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(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(shù)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(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。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(zhuǎn)動刻度盤，來設(shè)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 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計論文 第 3 頁 共 29 頁 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(guān)，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(yīng)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(wǎng)路，用戶只需輸入上網(wǎng)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(shè)備的使用壽命，促進我國節(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?？蛇_到適用于彩電、電腦、空調(diào)等用電領(lǐng)域的較高技術(shù)指標與節(jié)電能力。而隨著技術(shù)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(yīng)用于家用電器外，還會更多的應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域。 本文主 要研究內(nèi)容 在本次設(shè)計中我們就要對家庭中普通的插座進行更加智能化的設(shè)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(shè)鍵盤 和紅外遙控 對插座進行定時設(shè)置 和溫度設(shè)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(chǔ)上，加上了 過載保護和防雷模塊。 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計論文 第 4 頁 共 29 頁 方案的提出 方案一 ： 設(shè)計一個以單片機 STC89C52 控制的定時開關(guān)插座，能控制一路220V/10A 的插座，使其可以在 24 小時內(nèi)能預先設(shè)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(guān)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(guān)，從而達到方便、智能、節(jié)電的目的。其系統(tǒng)框圖如圖 所示： 圖 基于單片機的智能插座框圖 方案二： 設(shè)計一個定時開關(guān)，通過撥碼開關(guān)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 CD