【正文】 流及功率檢測、人體檢測、無線收發(fā)、聲光報(bào)警等功能。此智能用電管理器可以顯示時(shí)間，可以設(shè)定用電設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間，能控制運(yùn)行狀況；能設(shè)定用電設(shè)備運(yùn)行溫度，并能實(shí)時(shí)監(jiān)測；可以檢測用電設(shè) 備運(yùn)行時(shí)的電壓、電流、功率，能檢測在用電設(shè)備運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的過壓、過流等故障，有保護(hù)功能，并能報(bào)警；可以檢測用電設(shè)備周圍環(huán)境中有無人員，并能控制設(shè)備是否運(yùn)行； 可以結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)，對 用電設(shè)備 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。 關(guān)鍵詞 用電管理器 MSP430 單片機(jī) 低功耗 檢測與 控制 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II 目 錄 1 前言 ................................................................................................................................................ １ 2 方案設(shè)計(jì) ........................................................................................................................................ １ 整體方案 ..................................................................................................................................... １ 單片機(jī)的選擇 ............................................................................................................................. ２ 檢測電路和控制電路的方案設(shè)計(jì) ............................................................................................. ５ 溫度檢測電路的方案設(shè)計(jì) ......................................................................................................... ５ 人體檢測電路的方案設(shè)計(jì) ......................................................................................................... ６ 無線收發(fā)模塊的方案設(shè)計(jì) ......................................................................................................... ７ 其他電路的方案設(shè)計(jì) ................................................................................................................. ８ 3 單元電路設(shè)計(jì) ................................................................................................................................ ８ MSP430 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ............................................................................................... ８ 檢測電路、控制電路和輔助電源的設(shè)計(jì) ............................................................................. １１ 溫度檢測電路的設(shè)計(jì) ............................................................................................................. １５ 人體檢測電路的設(shè)計(jì) ............................................................................................................. １９ 無線收發(fā)模塊的設(shè)計(jì) ............................................................................................................. ２２ 日歷時(shí)鐘電路 的設(shè)計(jì) ............................................................................................................. ２４ 報(bào)警電路的設(shè)計(jì) ..................................................................................................................... ２６ 顯示模塊的設(shè)計(jì) ..................................................................................................................... ２７ 鍵盤電路的設(shè)計(jì) ..................................................................................................................... ２７ 4 軟件設(shè)計(jì) .................................................................................................................................... ２９ 軟件設(shè)計(jì)流程圖 ..................................................................................................................... ２９ 程序清單 ................................................................................................................................. ３３ 5 結(jié) 論 ............................................................................................................................................ ６８ 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................................ ６９ 致謝 ................................................................................................................................................ ６９ 2020屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） １ 1 前言 隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展， 人們生活條件的不斷改善，越來越多的電器，如電腦、電視機(jī)、熱水器、飲水機(jī)等正逐步走進(jìn)尋常百姓家?，F(xiàn)在電能越來越緊張，社會(huì)各界都越來越重視安全用電與節(jié)約用電，環(huán)保節(jié)能已成為家電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要支柱。用電控制系統(tǒng)作為智能家居系統(tǒng)的重要組成部分，無疑是其中的重要技術(shù)手段和今后社會(huì)的基礎(chǔ)信息結(jié)點(diǎn)。家電在跨過了機(jī)電控制、電子控制、程序控制和智能控制的技術(shù)臺(tái)階后，必然發(fā)展成為通過網(wǎng)絡(luò)獲取知識(shí)、交換信息、協(xié)同工作的新一代智能家電，智能用電管理器是其發(fā)展道路中必不可少的。用電控制器幫助人們解決了許多繁瑣的問題。 我國 普遍存在用電管理落后、電力資源嚴(yán)重浪費(fèi)的問題，安全隱患日益突出等問題。 2 方案設(shè)計(jì) 整體方案 如 圖 1 為此次設(shè)計(jì)所采用的智能用電管理器的電路模塊圖。 圖 1 智能用電管理器的電路模塊圖 單片機(jī)的選擇 主流單片機(jī)介紹 最早由 Intel 公司推出的 8051/31 類單片機(jī)也是世界上用量最大 的幾種單片機(jī)之一?？陀^事實(shí)表明， 80C51 已成為 8 位單片機(jī)的主流，成了事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn) MCU 芯片。 16 位 單片 機(jī) 68HC16 也有十多個(gè)品種。這種結(jié)構(gòu)是在 90 年代開發(fā)出來的綜合了半導(dǎo)體集成技術(shù)和軟件性能的新結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使得在 8 位微處理器市場上 AVR 單片機(jī)具有最高 MIPS mw 能力。 首先， 89C51 單片機(jī)是 8 位單片機(jī)。 其次， 89C51 單片機(jī)本身的電源電壓是 5 V，有兩種低功耗方式：待機(jī)方式和掉電方式。 再者， 89C51 系列單片機(jī)由于其內(nèi)部總線是 8 位的，其內(nèi)部功能模塊基本上都是 8 位的雖然經(jīng)過各種努力其內(nèi)部功能模塊有了顯著增加，但是受其結(jié)構(gòu)本身的限制很大，尤其模擬功能部件的增加更顯困難。對于 89C51 來說，由于它是最早進(jìn)入中國的單片機(jī)，人們對它在熟悉不過了，再加上我國各方人士的努力，創(chuàng)造了不少適合我們使用的開發(fā)工具。首先， MSP430 系列單片機(jī)的電源電壓采用的是~ 電壓。有的使用 一個(gè)晶體振蕩器（ 32768Hz） ， 有的使用兩個(gè)晶體振蕩器）。在系統(tǒng)中共有一種活動(dòng)模式（ AM）和五種低功耗模式（ LPM0~LPM4）。 運(yùn)算速度方面： MSP430 系列單片機(jī)能在 8MHz 晶體的驅(qū)動(dòng)下，實(shí)現(xiàn) 125ns 的指令周期。 系統(tǒng)工作穩(wěn)定：上電復(fù)位后，首先由 DCOCLK 啟動(dòng) CPU，以保證程序從正確的位置開始執(zhí)行，保證晶體振蕩器有足夠的起振及穩(wěn)定時(shí)間。它們分別是看門狗（ WDT）、 模擬比較器 A、定時(shí)器 A（ Timer A）、定時(shí)器 B（ Timer B）、串口 0、1（ USART0 、 1）、硬件乘法器、液晶驅(qū)動(dòng)器、 10 位 /12 位 ADC 、 16 位 SigmaDelta AD、直接尋址模塊（ DMA）、端口 0（ P0）、端口 1~6（ P1~P6）、基本定時(shí)器（ Basic Timer）等的一些外圍模塊的不同組合。對于 OPT 型和 ROM 型的器件是使用仿真器開發(fā)成功之后在燒寫或掩膜芯片；對于 FLASH 型則有十分方便的開發(fā)調(diào)試環(huán)境，因?yàn)槠骷瑑?nèi)有 JTAG 調(diào)試接口，還有可上電擦寫的 FLASH 存儲(chǔ)器，因此采用先下載程序到 FLASH 內(nèi)，再在器件內(nèi)通過軟件控制程序的運(yùn)行，由 JTAG 接口讀取片內(nèi)信息供設(shè)計(jì)者調(diào)試使用的方法進(jìn)行開發(fā)。適應(yīng)工業(yè)級 別 運(yùn)行環(huán)境 MSP430系列器件均為工業(yè)級的，運(yùn)行環(huán)境溫度為 40~+ 85 攝氏度 ，所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品適合用于工業(yè)環(huán)境下。 CPU再對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、運(yùn)算和處理， 再由 D/A送給控制電路控制 。 電壓檢測電路：基于交流采樣的好處， 所以 采用 交流采樣。 方案 一采用 熱電偶傳感器 熱電偶傳感器是工業(yè)測量中應(yīng)用最廣泛的一種溫度傳感器，它與被測對象直接接觸，不受中間介質(zhì)的影響，具有較高的精度；測量范圍廣，可從 50℃ ～ 1600℃ 進(jìn)行連續(xù)測量 ,特殊的熱電偶如金 ,鐵 ,鎳 ,鉻最低可測到 269℃ ，鎢 ,錸最高可達(dá) 2800℃ 。 方案二采用 半導(dǎo)體熱敏電阻 熱敏電阻發(fā)展最為迅速，由于其性能得到不斷改進(jìn)，穩(wěn)定性已大為提高，在許多場合下（ 40～＋ 350℃ ）熱敏電阻已逐漸取代傳統(tǒng)的溫度傳感器。 DS1820 最高 12 位分辨率，精度可達(dá) 177。 ℃的 常用的室溫精度，編程時(shí)易于實(shí)現(xiàn)?！?測量精度。 方 案 四采用 電阻式溫度傳感器 電阻式傳感器廣泛應(yīng)用于測量 200～ 960℃ 范圍內(nèi)的溫度。而且銅易于氧化，一般只用于 150℃以下的低溫測量和沒有水分及無侵蝕性介質(zhì)的溫度測量。在氧化性介質(zhì)中、甚至在高溫下，其物理、化學(xué)性能都很穩(wěn)定，其阻值與溫度之間幾乎成線性變化。 人體檢測電路的方案設(shè)計(jì) 方案一采用紅外對管電路 針對一些紅外接收管容易受到可見光的影響，從而改變其阻值，容易造成系統(tǒng)的 誤判。