【文章內(nèi)容簡介】 態(tài)，由按鍵設(shè)置及紅外感應(yīng)模塊影響單片機 I/O 輸出信號來控制繼電器的工作，從而達(dá)到控制插座自動關(guān)斷的目的。電路圖如圖 所示[10]。40 VCC39 P0038 P0137 P0236 P0335 P0434 P0533 P0632 P0731 EA302928 P2727 P2626 P2525 P2424 P2323 P2222 P2121 P201P10 2P113P12 4P135P14 6P157P16 8P179RESET 10P3011P31 12P3213P33 14P3415P35 16P3617P37 18X119X2 20GNDE1AT89C51C1 33p C2 33pQ1NPNK1RELAYSPSTK2RELAYSPSTR20Q2NPND5D4 1KC3R21 S0VCCVCCR221KK3RELAYSPSTD6 Q3NPNR231KP10P11P12圖 繼電器控制電路 按鍵電路采用普通輕觸按鍵設(shè)計矩陣式按鍵控制，給單片機引腳輸入電信號。如圖 所示。湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）1340 VCC39 P0038 P0137 P0236 P0335 P0434 P0533 P0632 P0731 EA302928 P2727 P2626 P2525 P2424 P2323 P2222 P2121 P201P10 2P113P12 4P135P14 6P157P16 8P179RESET 10P3011P31 12P3213P33 14P3415P35 16P3617P37 18X119X2 20GNDE1AT89C51C1 33p C2 33pR20C3S0S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10S11S12S13S14S15S16P30P31P32P33P34P35P36P37R16R15R14R13VCCVCC10K 10K10K10K圖 矩陣按鍵電路原理圖 系統(tǒng)原理圖系統(tǒng)原理圖見附錄 I。智能插座的設(shè)計14第 4 章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 系統(tǒng)軟件設(shè)計流程系統(tǒng)采用 STC89C52 單片機作為控制中心，使用 C 語言進行程序的編寫，使用 Keiluvision2 軟件進行編譯。通過按鍵進行實時時間、定時時間及延遲時間的模式選擇以及個模式下的數(shù)據(jù)修改，由 LCD12864 液晶屏顯示。并通過感應(yīng)器反饋的信息給單片機處理，如圖 所示為主程序流程圖。 圖 為主程序流程圖 模塊程序設(shè)計 LCD12864 液晶驅(qū)動程序設(shè)計本系統(tǒng)使用 QC12864B 液晶模塊作為顯示器 ，建立人機界面。其可顯示 4行 8 字漢字及 128X64 圖形，并且內(nèi)置 8192 個漢字 字庫 、128 個字符以及 64X256 點陣 圖形顯示 RAM（GDRAM）。其顯示功能需要完成兩個操作：寫操作（寫指令與數(shù)據(jù)）和讀操作（讀指令與數(shù)據(jù)）。從 MPU 寫資料到液晶顯示模塊。模塊采用 8 位并行連接方式進行數(shù)據(jù)傳輸，其時序圖如圖 所示。延遲設(shè)置定時設(shè)置時間設(shè)置單片機開始按鍵功能選擇感應(yīng)器置繼電器置顯 示湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）15圖 LCD12864 寫操作時序圖MPU 從液晶模塊中讀出資料并進行處理。其時序圖如圖 LCD12864 讀操作時序圖所示。圖 LCD12864 讀操作時序圖RS， R/W 的配合選擇決定控制界面的 4 種模式，如表 所示。EN 使能控制信號功能。如表 所示。表 讀、寫操作控制功能RS R/W 功能說明L L MPU 寫指令到指令暫存器（IR）L H 讀出忙標(biāo)志（BF ）及地址記數(shù)器（AC）的狀態(tài)H L MPU 寫入數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)暫存器（DR）H H MPU 從數(shù)據(jù)暫存器（DR）中讀出數(shù)據(jù)表 使能控制功能E 狀態(tài) 執(zhí)行動作 結(jié)果高——低 I/O 緩沖——DR 配合/W 進行寫數(shù)據(jù)或指令高——低 DR——I/O 緩沖 配合 R 進行讀數(shù)據(jù)或指令低——高 無動作 智能插座的設(shè)計16LCD12864 顯示流程圖。如圖 LCD12864 顯示流程圖所示。 圖 LCD12864 顯示流程圖 DS1302 驅(qū)動程序設(shè)計DS1302 時鐘芯片主要由移位寄存器控制邏輯、振蕩器、實時時鐘以及RAM 幾部分組成。初始化任何的數(shù)據(jù)傳送時，把 RST 置為高電平（必要條件SCLK 為低電平時），允許對 DS1302 進行操作。時鐘信號由 SCLK 提供，在SLCK 上升沿串行輸入。前 8 個時鐘周期將命令字裝入移位寄存器之后，在后面的時鐘周期里在讀操作時輸出數(shù)據(jù)，在寫操作時輸入數(shù)據(jù)。 Byte 讀操作時序如圖 所示。寫操作時序如圖 所示。圖 DS1302 讀時序圖 圖 DS1302 寫時序圖 共具有 12 個寄存器，其中有 7 個寄存器與日歷、時鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位均為 BCD 碼形式。其內(nèi)部日歷、時間寄存器如表 讀、寫寄存器地址和內(nèi)容所示，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作。表 讀、寫寄存器地址及內(nèi)容寫 讀 BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0秒 80H 81H CH 10 秒 秒開始初始化讀狀態(tài)或數(shù)據(jù)寫命令 寫數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)顯示湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）17分 82H 83H 10 分 分10小時 84H 85H 12/ 240AM/PM時 時日 86H 87H 0 0 10 日 日月 88H 89H 0 0 0 10 月 月周 8AH 8BH 0 0 0 0 0 周年 8CH 8DH 10 年 年控制 8EH 8FH WP 0 0 0 0 0 0 0秒寄存器的位 7 為時鐘暫停標(biāo)志位（CH），當(dāng)置 1 時，時鐘振蕩器停止；置 0 時，時鐘開始運行?？刂萍拇嫫鞯臑?7 時寫保護位（WP），該位在任何對時鐘和 ARM 的寫操作之前須置 0；當(dāng)置 1 時，防止對任何的寄存器進行寫操作。 控制字控制字中位 7 必須置 1，為 0 則無法將數(shù)據(jù)寫入到 DS0302 中；位 6 若為0，表示存取日歷時鐘數(shù)據(jù)，為 1 表示存取 RAM 數(shù)據(jù)；位 0 若為 0 表示進行寫操作，為 1 表示進行讀操作，控制字如表表 所示。如圖 為 DS1302 的程序流程圖。表 控制字7 6 5 4 3 2 1 0RAM RD1 CKA4 A3 A2 A1 A0 WR N N Y Y 圖 DS1302 程序流程圖讀數(shù)據(jù)寫地址數(shù)據(jù)寫完？顯示開始 初始化 RST 高電平寫地址數(shù)據(jù)寫完？RST 高電平寫數(shù)據(jù)智能插座的設(shè)計18 按鍵程序設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計采用矩陣式按鍵實現(xiàn)按鍵控制功能，充分利用單片機的整一個 8位端口構(gòu)成 4*4=16 個矩陣式按鍵 ，并根據(jù)系統(tǒng)整體設(shè)計選擇個別或全部按鍵設(shè)置功能。矩陣式按鍵原理：不斷循環(huán)地給低高位獨立的低電平，然后判斷鍵盤中有無鍵按下。將高位中其中一行線（～ 中其中一列）置低電平然后檢測列線的狀態(tài)（高低位，即 ～, 由于線與關(guān)系，只要與低電平行線接通，即跳變成低電平），若檢測到某列的電平變?yōu)榈途脱訒r消除抖動，再次判斷，若仍為低電平，則表示有按鍵按下,若所有列線均為高電平則表示鍵盤中無鍵按下。在確認(rèn)有鍵按下后 ,確定具體閉合按鍵，其過程: 依次將行線置為低電平,其它行線為高電平。同時逐行檢測各列線電平狀態(tài) ；若某列為低 ，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵即為閉合的按鍵，并返回鍵值。圖 為矩陣按鍵程序流程圖。 N Y 圖 矩陣按鍵程序流程圖開始將行線置 0讀列線值按鍵按下？讀行列線值返回行列線碼值返回?zé)o效碼值湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）19第 5 章 系統(tǒng)的仿真和調(diào)試 硬件仿真調(diào)試原理圖本系統(tǒng)實物制作過程主要由一下幾步：第一步使用 Protel 99 SE 軟件繪制好原理圖并生成 PCB 文件經(jīng)自己布線后保存。根據(jù)整個系統(tǒng)所用到的材料從網(wǎng)上采購回來，然后由用到的元器件或芯片，使用 Protel 99 繪制原理圖，建立自己的元件庫同時添加相應(yīng)封裝，原理圖見附錄一所示。原理圖畫完之后將其更新生成 PCB，并根據(jù)設(shè)計進行布線，最后保存。第二步焊接硬件。根據(jù)有 Protel 99 生成的 PCB 圖進行電路焊接，焊接之前進行分區(qū)，即模塊所占區(qū)域，然后分模塊進行焊接，首先將模塊元器件按確認(rèn)好的位置插到萬用板上，再進行焊接，同時要經(jīng)常測試電路是否有短接的情況及模塊是否能正常使用。硬件實物圖如圖 所示：第三步系統(tǒng)硬件程序調(diào)試。測試中由于 12864 出現(xiàn)問題因此顯示并不理想。上電結(jié)果如圖 所示。圖 系統(tǒng)硬件實物圖 智能插座的設(shè)計20圖 系統(tǒng)硬件調(diào)試圖（上電） 加載源程序后的實物結(jié)果及分析系統(tǒng)上電后進入待機狀態(tài)，等待設(shè)置參數(shù)。如圖 所示。圖 硬件待機狀態(tài)圖 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）21進入功能模式設(shè)置，可通過按鍵對參數(shù)進行設(shè)置。如圖 所示。圖 模式設(shè)置圖 參數(shù)完成設(shè)置后利用按鍵確定退出，界面如圖 所示。紅色 LED 指示燈亮表示延遲工作正在執(zhí)行相應(yīng)繼電器導(dǎo)通，黃色 LED 表示定時時間內(nèi)繼電器導(dǎo)通指示燈，綠色 LED 表示人體感應(yīng)器被觸發(fā)繼電器導(dǎo)通指示燈。圖 硬件工作狀態(tài)圖智能插座的設(shè)計22第 6 章 總結(jié)與展望 總結(jié)現(xiàn)實生活中，隨著人們的生活水平不斷的提高，家電等用電器具越來越多，本智能插座可以實現(xiàn)定時及感應(yīng)控制插座的功能，即能滿足生活所需，又節(jié)能環(huán)保，非常人性化，實用性高。本智能插座系統(tǒng)主要由 STC89C52 單片機最小系統(tǒng)、DS1302 時鐘模塊（用于時鐘計數(shù)）、基于 BISS0001 紅外熱釋電處理芯片的 HCSR501 人體感應(yīng)模塊（用于感應(yīng)人體觸發(fā)繼電器工作）、QC12864B 液晶屏顯示模塊（用于顯示漢字、圖片及時間）、按鍵模塊（定時、延遲等選擇操作）及繼電器模塊（控制插座通斷電）等幾部分組成。系統(tǒng)使用的液晶顯示屏為育松電子 QC12864B 液晶屏，可現(xiàn)實漢字及圖形。構(gòu)成人機交互界面，使系統(tǒng)更加人性化、立體化。軟件設(shè)計根據(jù)思路列出流程圖進行講解，系統(tǒng)使用 keil uvision2 編譯軟件設(shè)計編程，各個功能實現(xiàn)由按鍵及液晶顯示屏構(gòu)成操作界面，進行功能的選擇與設(shè)置，是系統(tǒng)呈現(xiàn)一個良好的界面。并根據(jù)需要實現(xiàn)的功能使用 C 語言完成單片機控制驅(qū)動及各模塊程序的編寫與調(diào)試。將設(shè)計好的硬件電路制作成實物，并將調(diào)試完成的程序載入單片機控制整個系統(tǒng)，實現(xiàn)本智能插座擬定的控制功能。 展望本系統(tǒng)總體上來說還存在著不足，其不夠小巧美觀、控制路數(shù)少及控制方式少，在便捷功能方面還有所欠缺。還有值得改進之處，以增加系統(tǒng)功能、提高系統(tǒng)價值。(1)增加無線紅外遙控控制。(2)增加同等功能多路互不干擾控制。(3)增加無線藍(lán)牙控制。(4)改進顯示方式，更具人性化。湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）23參考文獻[1] [J].中國儀器儀表，2022.[2] [J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2022.[3]楊妤. 打破行業(yè)格局 紐曼自創(chuàng)“節(jié)電插座”[J]. 中國品牌與防偽 , 2022,(10).[4] 萬文略.《 單片機原理與應(yīng)用》[M].重慶大學(xué)出版社，2022.[5] 譚浩強.《 MCS51 單片機應(yīng)用教程》[M].，2022.[6] 徐愛鈞.《 單片機原理實用教程》[M].電子工業(yè)工業(yè)出版社，2022.[7]百度文庫 LCD12864 液晶屏數(shù)據(jù)手冊[EB/OL].([8]百度文庫 DS1302 芯片數(shù)據(jù)手冊[EB/OL].( [9]百度文庫 BISS000I 芯片資料手冊[EB/OL].(vKYu4TaYk9FNh40hrS96ebhxch96MOF_1z1AEy2gGsva6dNVnalZnan_Nfqauv5bDaHfEW)[10] 劉志名. 《電路分析》[M].西安電子科技大學(xué)出版社，2022.[11] 程序設(shè)計[M].北京:清華大學(xué)出版社，2022.智能插座的設(shè)計24致 謝此次設(shè)計很特別，因為是畢業(yè)設(shè)計所以顯得比較的重要，并且很珍惜。經(jīng)過近一個月的設(shè)計工作，收