【正文】 ....................................... 30 附錄 ............................................................. 32 6 1 緒論 選題的背景 智能家居 (Smart Home)的 概念最早是由美國(guó)人提出的 ， 智能家居是指將家庭中的用電器通過(guò)一些現(xiàn)代的控制手段，通訊技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化連接，實(shí)現(xiàn)家電的智能化管理，同時(shí)還可以進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，在線監(jiān)測(cè)等內(nèi)容，方便人們的日常生活。這就為智能家電控制器的開(kāi)發(fā)提供了良好的基礎(chǔ)。在軟件與硬件設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)制作智能化電能質(zhì)量測(cè)量的關(guān)鍵就在于系統(tǒng)簡(jiǎn)單實(shí)用、在測(cè)量的過(guò)程中能夠抗干擾以及測(cè)量的準(zhǔn)確度。另外，家用電器的監(jiān)測(cè)與遠(yuǎn)程控制還可以利用家電與 GSM 技術(shù)結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)。 設(shè)計(jì)任務(wù) 通過(guò) 查閱相關(guān)資 料 ， 充分 了解空調(diào)的基本原理及工作過(guò)程。 方案二：利用單片機(jī)控制 A/D 對(duì)一個(gè)周期內(nèi)的信號(hào)進(jìn)行連續(xù)多點(diǎn)采樣，然后在軟件中根據(jù)有效值計(jì)算公式。交流采樣實(shí)時(shí)性好、相位失真小、并且相應(yīng)速度快，因此設(shè)計(jì)選用交流采樣。由于大部分芯片的工作電壓都為正電壓，但我們?cè)谶@里要測(cè)量的信號(hào)為交流電壓信號(hào)，所以我們要對(duì)輸入的交流電壓信號(hào)進(jìn)行極性轉(zhuǎn)換，將雙極性轉(zhuǎn)變成單級(jí)性。 電流處理電路 類(lèi)比 電壓處理電路， 可設(shè)計(jì)出電流處理電路，但其也具有一些不同，電流處理電路 在電流互感器之后 應(yīng)接 一個(gè)精密電阻，這樣可以將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為0～ 3V 的單級(jí)性交流電壓信號(hào) ，之后部分與電壓處理方法相同， 其轉(zhuǎn)換電路如圖 所示。 14 （ 5）溫度測(cè)量范 圍 為 55℃ ~ +125℃ ，在 10℃ ~ +85℃ 時(shí)精度為 177。 21 LSB。 （ 8）該 AD 轉(zhuǎn)換不需進(jìn)行零點(diǎn)和滿(mǎn)刻度調(diào)節(jié)。 表 ADC0808 地址信號(hào) 與選中通道 地 址 選中通道 ADDC ADDB ADDA 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 16 1 1 1 IN7 （ 5） ALE：為地址鎖存允許信號(hào)輸入端，該端口輸入信號(hào)為高電平時(shí)有效。該信號(hào)可作為被單片機(jī)查詢(xún)的狀態(tài)信號(hào)，也可作為對(duì) CPU 的中斷請(qǐng)求信號(hào)。當(dāng)通道地址 輸入端輸入信號(hào) 有效時(shí)，ALE 中一出現(xiàn)高電平信號(hào)，地址信號(hào)馬上就會(huì)被 鎖存器 鎖存。 用 系統(tǒng) I/O 口線組成行 、列 相交 結(jié)構(gòu)， 系統(tǒng) 按鍵 分別 設(shè)置在行列的交 叉點(diǎn) 上 。 GND：接地。 P2 口： 與 P1 口相同， P2 口 同樣內(nèi)部自帶上拉電阻 ，當(dāng) P2 口被寫(xiě)入 1時(shí)， 通過(guò) 內(nèi)部上拉電阻 的作用使得 信號(hào)被提升為高電平，并且被作為輸入端口。當(dāng)振蕩器 發(fā)出復(fù)位信號(hào)時(shí) ， 需 要保持 RST 腳 至少有 兩個(gè) 機(jī)器周期 的高電平 信號(hào) 。 并且 ，該 引腳 將會(huì) 被略微拉高。 22 晶振及復(fù)位電路 晶振電路 單片機(jī)晶振電路如圖 所示。 液晶屏顯示 液晶一般從表面上看只是表現(xiàn)為一種液體，但它的分子結(jié)構(gòu)又表現(xiàn)出了固體的形態(tài)。由于光線是沿著 液晶 分子排列的方向傳播的，因此光線 穿過(guò) 液晶時(shí)也會(huì) 與 液晶分子 一樣呈現(xiàn) 被扭轉(zhuǎn) 90 度 的狀態(tài) 。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇 輸入端口 ， 該端口輸入為 高電平 0 時(shí)選擇指令寄存器 ，為 低電平 1 時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器。該系統(tǒng) 繼電器模塊的電路圖如 圖 。 網(wǎng)絡(luò)層。 類(lèi)比這種方法 ，電流有效值計(jì)算公式如下： ?? ?? NT NIdttuTU 1m 2m0 2 I11)(1 ＝＝ （ ） 計(jì)算有功功率的公式 ? ? ? ??? T dtuiTP0tt1 （ ） 離散化后為 m1m m ui11 ??? NNP＝ （ ） 式（ ）： mi 、 mu 表示同一時(shí)間下電流、電壓的采樣值。 開(kāi) 始檢 測(cè) 獨(dú) 立 按 鍵升 高 溫 度 降 低 溫 度矩 陣 鍵 盤(pán) 掃 描液 晶 顯 示檢 測(cè) 設(shè) 置 鍵 是 否 按 下 ?YNYN 圖 鍵盤(pán)處理程序流程圖 31 結(jié) 論 本論文對(duì)智能用電做了一些詳細(xì)介紹，并在此基礎(chǔ)上采用交流采樣的方法，設(shè)計(jì)出了以 AT89C51 單片機(jī)為核心部件的空調(diào)智能用電的控制器。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中，我 查閱了好多資料和書(shū)籍，不僅去之前學(xué)過(guò)的課程有了更加深入的了解，同時(shí)又學(xué)到了很多新的知識(shí)。 Human Interactive Communication . 20xx [20] Bjerregaard B, Jantzen J et al.. Automated identification of cancerous smears 34 using various petitive intelligent techniques.[J]. Oncology Reports, 20xx, 15 Spec no. [21] van Kaathoven L G, Fennis J F. [Improvement in the internists39。 首先 我 要衷心的感謝 陳 老師。 第二，列舉出了多種系統(tǒng)方案，并對(duì)其進(jìn)行比較，確定了一個(gè)相對(duì)確定系統(tǒng)方案?；?空調(diào)智能用電的控制器設(shè)計(jì) 軟件系統(tǒng) 可以 采用標(biāo)準(zhǔn) C 語(yǔ)言 編寫(xiě) ,。網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)是以光線網(wǎng)絡(luò)為主，并以數(shù)字微波網(wǎng)為輔，接入網(wǎng)是以光纖網(wǎng)， 230MHz 無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)為主，主要實(shí)現(xiàn)將感知 層數(shù)據(jù)傳輸?shù)綉?yīng)用層。當(dāng)單片機(jī) 口輸出為低電平，三極管基極與發(fā)射極未導(dǎo)通，集電極與發(fā)射極不構(gòu)成回路，繼電器還原，空調(diào)關(guān)閉。 第 6 腳： E(或 EN)端為使能 (enable)端 ,該端口為 高電平 (1)時(shí)讀取信息，負(fù)跳變時(shí)執(zhí)行指令。 LCD 的 另一 個(gè)特點(diǎn)就是它工作 過(guò)程中 依賴(lài)于光線本身 屬性 還有液晶本身的濾光片 質(zhì)量 ，極化濾光片 的 實(shí)際就是一系列越24 來(lái)越細(xì)的平行線。如果對(duì)磁場(chǎng)加以控制，那么這些粒子就會(huì)按照我們心中所想的那樣排列出我們需要的圖形。 復(fù)位電路 單片機(jī)復(fù)位電路如圖 所示。在由外部程序 存儲(chǔ)器 取址期間，每個(gè) 機(jī)器周期 中會(huì)有兩次 /PSEN 有效。在 FLASH 編程 時(shí) ，此 引腳 可以用作 編程 脈沖 信號(hào) 輸入。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)可以用來(lái)接收高八位地址信號(hào)和 控制信號(hào) 。當(dāng) P0 口的管腳第一次被輸入 1 時(shí)，我們定義其為 高阻 輸入狀態(tài)。 因此，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，可以節(jié)省 I/O 口線 。 單片機(jī) 接收到上升為高電平的 EOC 信號(hào)后，會(huì)立即傳出 OE信號(hào)，這個(gè)時(shí)候系 統(tǒng)就會(huì) 將 三態(tài)門(mén) 打開(kāi) 來(lái)讀取待測(cè)信號(hào)的轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)。 （ 8） OE： 為輸出允許信號(hào) 輸入端 ，該端 輸入信號(hào) 為高電平時(shí)有效。在具體使用時(shí)，該信號(hào)常與 START 輸出端連接，以便同時(shí)控制通道地址鎖存和 A/D 轉(zhuǎn)換開(kāi)始。 O UT 121A DD B24A DD A25A DD C23V RE F ( + )12V RE F ( )16IN31IN42IN53IN64IN75S T A RT6O UT 58E O C7OE9CLO C K10O UT 220O UT 714O UT 615O UT 817O UT 418O UT 319IN228IN127IN026A L E22 圖 ADC0808 管腳圖 （ 1） IN0～ IN7： 8 路模擬量的輸入引腳，可進(jìn)行 8 路模擬量輸入，通過(guò) 3根地址譯碼線 ADDA、 ADDB、 ADDC 來(lái)控制具體選通通道。 （ 4）單一電源： +5V。 （ 6） 分辨率為 9~ 12 位， 該分辨率 對(duì)應(yīng)的可分辨溫度為 ℃ 到℃ ， 可實(shí)現(xiàn)高精度 的溫度測(cè)量 。 DS18B20 溫度傳感器 是美國(guó) DALLAS 半導(dǎo)體公司 生產(chǎn)的，其具有一線總線接口， 它 優(yōu)點(diǎn)有 微型化、 功耗低 、 性能高 、 抗干擾能力強(qiáng) 、易配微處理器等， 另外該傳感器可以直 接將溫度 模擬信號(hào) 轉(zhuǎn)化成串行 溫度 數(shù)字信號(hào)供處理器處理。 R24 .1 9 kR 4 0 14 .7 2 kR 4 0 34 .1 9 kT R 1T RA N 2 P 2 S32674U9M CP 6 0 1C 4 0 44 7 n FC 4 0 31 0 n FC 4 0 11 0 0 n FC71 0 0 n F電壓輸出 極性轉(zhuǎn)換電路 在上面電路中，我們可以知道輸出信號(hào)是在輸入信號(hào)的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)直流分量，如果我們調(diào)節(jié) 3 引腳上的輸入電壓使直流分量的值為 ，并且此12 時(shí)輸入信號(hào)是幅值為 的交流正弦信號(hào)，那么輸出信號(hào)就為最大值為 3V，最小值為 0V 的單級(jí)性正弦信號(hào)。 電 壓 互 感 器 電 壓 采 樣 A / D 轉(zhuǎn) 換電 流 互 感 器轉(zhuǎn) 換 為 電 壓信 號(hào)電 壓 采 樣單片機(jī)A / D 轉(zhuǎn) 換L C D 顯 示繼 電 器溫 度 傳 感 器壓 縮 機(jī)空 氣用 電 信 息 上 傳鍵 盤(pán) 接 口圖 系統(tǒng)總體框圖 系統(tǒng)交流采樣參數(shù)的過(guò)程如下： （ a） 通過(guò)電壓互感器和電流互感器獲得空調(diào)的電壓、電流交流信號(hào)； （ b） 溫度傳感器采集溫度信號(hào)； （ c） 根據(jù)室內(nèi)溫度控制空調(diào)壓縮機(jī)； （ d）對(duì)電壓、電流交流信號(hào)進(jìn)行選擇、采樣 /保持； （ e）進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換； （ f）單片機(jī)對(duì) A/D 轉(zhuǎn)換信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，即采樣數(shù)據(jù)處理，標(biāo)度變換以及輸出等操作； （ g） LCD 顯示器來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能并將空調(diào)用電信息上傳。 而 方案二電路簡(jiǎn)單， 誤差小 能測(cè)得的結(jié)果準(zhǔn)確，故 本 設(shè)計(jì)選用方案二。該控制器應(yīng) 具備以下功能： （ a） 能準(zhǔn)確的測(cè)量出普通家用空調(diào)運(yùn)行中實(shí)時(shí)用電參數(shù)（電流，電壓，功率，用電量，功率因數(shù)等） ； （ b） 并且該用電參數(shù)可以通過(guò) LCD 液晶顯示； （ c） 同時(shí)能夠檢測(cè)室內(nèi)溫度， 根據(jù)溫度的變化，調(diào)整空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)； 可以 將 空調(diào)的實(shí)時(shí)用電參數(shù)，運(yùn)行狀態(tài) 信息上傳， 并能 實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)的遠(yuǎn)程控制。 目前對(duì)國(guó)內(nèi)來(lái)說(shuō)，智能化家電產(chǎn)品也在急速發(fā)展，但該行業(yè)也存在不少問(wèn)題，例如：對(duì)該產(chǎn)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)不夠明確，生產(chǎn)的產(chǎn)品應(yīng)用效果與理論相比較差等。原始的機(jī)械測(cè)量由于機(jī)械運(yùn)動(dòng)，不僅在測(cè)量的準(zhǔn)確度方面大打折扣，而且操作復(fù)雜，容易受到干擾；原始的測(cè)量一般都是多量程的，在測(cè)量過(guò)程中還需要分檔調(diào)節(jié)有時(shí)候還需要數(shù)字換算，其具有很大的局限性，因此智能用電系統(tǒng)的發(fā)展擁有著極大的應(yīng)用價(jià)值。 研究目的和意義 隨著社會(huì)的發(fā)展和國(guó)家現(xiàn)代化程度的不斷提高 ,人們對(duì)智能家居及智能用電的要求也越來(lái)越高，以 往的家用電器一般采用人為的去對(duì)其進(jìn)行開(kāi)關(guān)和功率調(diào)整。與傳統(tǒng)家電相比，智能家電不僅具有使人 類(lèi)生活更為舒適、安全、有效、方便的傳統(tǒng)功能，還由原來(lái)被動(dòng)靜止的物體轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂兄鲃?dòng)智慧的工具，提供全方位的信息交互功能，優(yōu)化人們的生活方式，增強(qiáng)家居生活的安全性。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留 并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。1 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 題 目 : 基于智能用電的空調(diào)控制器設(shè)計(jì) 2 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 智能家電是指將 現(xiàn)代的控制檢測(cè)系統(tǒng) 、 通訊 技術(shù)應(yīng)用于 普通 家電， 以實(shí)現(xiàn)家電 的 智能化和信息化功能。智能家電系列產(chǎn)品包括：空調(diào)、熱水器、洗衣機(jī)、洗碗機(jī)、燈光、背景音樂(lè)、電動(dòng)窗簾等。在電工與電子技術(shù)應(yīng)用中 ,經(jīng)常要測(cè)量元器 件的功率以及元器件的各種參數(shù)。 國(guó)外目前的智能化家電還有 NEYWELL 與 Vantage