【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 態(tài)，由按鍵設(shè)置及紅外感應(yīng)模塊影響單片機(jī) I/O 輸出信號(hào)來(lái)控制繼電器的工作，從而達(dá)到控制插座自動(dòng)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(jì)矩陣式按鍵控制，給單片機(jī)引腳輸入電信號(hào)。如圖 所示。湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(jiàn)附錄 I。智能插座的設(shè)計(jì)14第 4 章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程系統(tǒng)采用 STC89C52 單片機(jī)作為控制中心，使用 C 語(yǔ)言進(jìn)行程序的編寫(xiě)，使用 Keiluvision2 軟件進(jìn)行編譯。通過(guò)按鍵進(jìn)行實(shí)時(shí)時(shí)間、定時(shí)時(shí)間及延遲時(shí)間的模式選擇以及個(gè)模式下的數(shù)據(jù)修改，由 LCD12864 液晶屏顯示。并通過(guò)感應(yīng)器反饋的信息給單片機(jī)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(jì) LCD12864 液晶驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)本系統(tǒng)使用 QC12864B 液晶模塊作為顯示器 ，建立人機(jī)界面。其可顯示 4行 8 字漢字及 128X64 圖形，并且內(nèi)置 8192 個(gè)漢字 字庫(kù) 、128 個(gè)字符以及 64X256 點(diǎn)陣 圖形顯示 RAM（GDRAM）。其顯示功能需要完成兩個(gè)操作：寫(xiě)操作（寫(xiě)指令與數(shù)據(jù)）和讀操作（讀指令與數(shù)據(jù)）。從 MPU 寫(xiě)資料到液晶顯示模塊。模塊采用 8 位并行連接方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，其時(shí)序圖如圖 所示。延遲設(shè)置定時(shí)設(shè)置時(shí)間設(shè)置單片機(jī)開(kāi)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(jì)（論文）15圖 LCD12864 寫(xiě)操作時(shí)序圖MPU 從液晶模塊中讀出資料并進(jìn)行處理。其時(shí)序圖如圖 LCD12864 讀操作時(shí)序圖所示。圖 LCD12864 讀操作時(shí)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(hào)功能。如表 所示。表 讀、寫(xiě)操作控制功能RS R/W 功能說(shuō)明L L MPU 寫(xiě)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(xiě)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(dòng)作 結(jié)果高——低 I/O 緩沖——DR 配合/W 進(jìn)行寫(xiě)數(shù)據(jù)或指令高——低 DR——I/O 緩沖 配合 R 進(jìn)行讀數(shù)據(jù)或指令低——高 無(wú)動(dòng)作 智能插座的設(shè)計(jì)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(dòng)程序設(shè)計(jì)DS1302 時(shí)鐘芯片主要由移位寄存器控制邏輯、振蕩器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘以及RAM 幾部分組成。初始化任何的數(shù)據(jù)傳送時(shí)，把 RST 置為高電平（必要條件SCLK 為低電平時(shí)），允許對(duì) DS1302 進(jìn)行操作。時(shí)鐘信號(hào)由 SCLK 提供，在SLCK 上升沿串行輸入。前 8 個(gè)時(shí)鐘周期將命令字裝入移位寄存器之后，在后面的時(shí)鐘周期里在讀操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)，在寫(xiě)操作時(shí)輸入數(shù)據(jù)。 Byte 讀操作時(shí)序如圖 所示。寫(xiě)操作時(shí)序如圖 所示。圖 DS1302 讀時(shí)序圖 圖 DS1302 寫(xiě)時(shí)序圖 共具有 12 個(gè)寄存器，其中有 7 個(gè)寄存器與日歷、時(shí)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(shí)間寄存器如表 讀、寫(xiě)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(xiě)操作。表 讀、寫(xiě)寄存器地址及內(nèi)容寫(xiě) 讀 BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0秒 80H 81H CH 10 秒 秒開(kāi)始初始化讀狀態(tài)或數(shù)據(jù)寫(xiě)命令 寫(xiě)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(jì)（論文）17分 82H 83H 10 分 分10小時(shí) 84H 85H 12/ 240AM/PM時(shí) 時(shí)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(shí)鐘暫停標(biāo)志位（CH），當(dāng)置 1 時(shí)，時(shí)鐘振蕩器停止；置 0 時(shí)，時(shí)鐘開(kāi)始運(yùn)行?？刂萍拇嫫鞯臑?7 時(shí)寫(xiě)保護(hù)位（WP），該位在任何對(duì)時(shí)鐘和 ARM 的寫(xiě)操作之前須置 0；當(dāng)置 1 時(shí)，防止對(duì)任何的寄存器進(jìn)行寫(xiě)操作。 控制字控制字中位 7 必須置 1，為 0 則無(wú)法將數(shù)據(jù)寫(xiě)入到 DS0302 中；位 6 若為0，表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為 1 表示存取 RAM 數(shù)據(jù)；位 0 若為 0 表示進(jìn)行寫(xiě)操作，為 1 表示進(jìn)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(xiě)地址數(shù)據(jù)寫(xiě)完？顯示開(kāi)始 初始化 RST 高電平寫(xiě)地址數(shù)據(jù)寫(xiě)完？RST 高電平寫(xiě)數(shù)據(jù)智能插座的設(shè)計(jì)18 按鍵程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用矩陣式按鍵實(shí)現(xiàn)按鍵控制功能，充分利用單片機(jī)的整一個(gè) 8位端口構(gòu)成 4*4=16 個(gè)矩陣式按鍵 ，并根據(jù)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)選擇個(gè)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(dú)立的低電平，然后判斷鍵盤(pán)中有無(wú)鍵按下。將高位中其中一行線(xiàn)（～ 中其中一列）置低電平然后檢測(cè)列線(xiàn)的狀態(tài)（高低位，即 ～, 由于線(xiàn)與關(guān)系，只要與低電平行線(xiàn)接通，即跳變成低電平），若檢測(cè)到某列的電平變?yōu)榈途脱訒r(shí)消除抖動(dòng)，再次判斷，若仍為低電平，則表示有按鍵按下,若所有列線(xiàn)均為高電平則表示鍵盤(pán)中無(wú)鍵按下。在確認(rèn)有鍵按下后 ,確定具體閉合按鍵，其過(guò)程: 依次將行線(xiàn)置為低電平,其它行線(xiàn)為高電平。同時(shí)逐行檢測(cè)各列線(xiàn)電平狀態(tài) ；若某列為低 ，則該列線(xiàn)與置為低電平的行線(xiàn)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(kāi)始將行線(xiàn)置 0讀列線(xiàn)值按鍵按下？讀行列線(xiàn)值返回行列線(xiàn)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(jì)（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(shí)物制作過(guò)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(xiàn)后保存。根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)所用到的材料從網(wǎng)上采購(gòu)回來(lái)，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(kù)同時(shí)添加相應(yīng)封裝，原理圖見(jiàn)附錄一所示。原理圖畫(huà)完之后將其更新生成 PCB，并根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行布線(xiàn)，最后保存。第二步焊接硬件。根據(jù)有 Protel 99 生成的 PCB 圖進(jìn)行電路焊接，焊接之前進(jìn)行分區(qū)，即模塊所占區(qū)域，然后分模塊進(jìn)行焊接，首先將模塊元器件按確認(rèn)好的位置插到萬(wàn)用板上，再進(jìn)行焊接，同時(shí)要經(jīng)常測(cè)試電路是否有短接的情況及模塊是否能正常使用。硬件實(shí)物圖如圖 所示：第三步系統(tǒng)硬件程序調(diào)試。測(cè)試中由于 12864 出現(xiàn)問(wèn)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(shí)物圖 智能插座的設(shè)計(jì)20圖 系統(tǒng)硬件調(diào)試圖（上電） 加載源程序后的實(shí)物結(jié)果及分析系統(tǒng)上電后進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，等待設(shè)置參數(shù)。如圖 所示。圖 硬件待機(jī)狀態(tài)圖 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）21進(jìn)入功能模式設(shè)置，可通過(guò)按鍵對(duì)參數(shù)進(jìn)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(shí)時(shí)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(jì)22第 6 章 總結(jié)與展望 總結(jié)現(xiàn)實(shí)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(lái)越多，本智能插座可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)及感應(yīng)控制插座的功能，即能滿(mǎn)足生活所需，又節(jié)能環(huán)保，非常人性化，實(shí)用性高。本智能插座系統(tǒng)主要由 STC89C52 單片機(jī)最小系統(tǒng)、DS1302 時(shí)鐘模塊（用于時(shí)鐘計(jì)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(shí)間）、按鍵模塊（定時(shí)、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(shí)漢字及圖形。構(gòu)成人機(jī)交互界面，使系統(tǒng)更加人性化、立體化。軟件設(shè)計(jì)根據(jù)思路列出流程圖進(jìn)行講解，系統(tǒng)使用 keil uvision2 編譯軟件設(shè)計(jì)編程，各個(gè)功能實(shí)現(xiàn)由按鍵及液晶顯示屏構(gòu)成操作界面，進(jìn)行功能的選擇與設(shè)置，是系統(tǒng)呈現(xiàn)一個(gè)良好的界面。并根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)的功能使用 C 語(yǔ)言完成單片機(jī)控制驅(qū)動(dòng)及各模塊程序的編寫(xiě)與調(diào)試。將設(shè)計(jì)好的硬件電路制作成實(shí)物，并將調(diào)試完成的程序載入單片機(jī)控制整個(gè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)本智能插座擬定的控制功能。 展望本系統(tǒng)總體上來(lái)說(shuō)還存在著不足，其不夠小巧美觀(guān)、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(jìn)之處，以增加系統(tǒng)功能、提高系統(tǒng)價(jià)值。(1)增加無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)藍(lán)牙控制。(4)改進(jìn)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(jì)（論文）23參考文獻(xiàn)[1] [J].中國(guó)儀器儀表，2022.[2] [J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)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(guó)品牌與防偽 , 2022,(10).[4] 萬(wàn)文略.《 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