智能插座研制方案[畢業(yè)論文]

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(論文)</p><p>　　論文題目 智能插座研制方案</p><p>　　(英文)smart socket development program</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級 通信工程

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號 </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 日</p><p><b>　　摘 要</b></p

3、><p>　　智能插座具有溫度檢測、過流過壓保護、定時開通、定時關(guān)斷、自動報警、自動休眠、狀態(tài)提示等智能功能。</p><p>　　本文介紹了課題的研究背景和意義和一些已有的智能插座，提出了一種基于STC89C52單片機的智能插座設(shè)計方案。本設(shè)計的主控芯片為SCT89C52，智能插座的有定時通斷、溫度檢測、電壓和電流檢測四個模塊組成。本論文對上述模塊分別進行分析設(shè)計。在此基礎(chǔ)上完成電路原理圖、

4、PCB布板、電子元器件的焊接和各模塊的測試。</p><p>　　本論文通過這些單片機和芯片組成一塊完整的智能插座主控系統(tǒng)電路板，然后通過程序?qū)崿F(xiàn)弱電對強電的控制，從而達到保護用電器的效果。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 智能插座、單片機、STC89C52、主控系統(tǒng) </p><p><b>　　Abstract</b></p&

5、gt;<p>　　The smart socket has temperature detection, over-current protection, regular opening, timed shutdown, automatic alarm, automatic sleep state prompted intelligence capabilities.</p><p>　　This

6、article describes the research background and significance, and some of the smart socket. Smart socket design microcontroller based STC89C52. The design of the main chip is SCT89C52. Smart socket have the timing off, tem

7、perature sensing, voltage and current detection of four modules. This paper is to analyze the above module design. On this basis, to complete the circuit schematics, PCB layout, soldering of electronic components and mod

8、ule testing.</p><p>　　In this thesis, through these single-chip and chip to form a complete smart socket master system board. And then through the process to achieve the weak control of the strong electric.

9、To achieve the protection of the electrical effect.</p><p>　　Key Words: smart socket, SCM, STC89C52, Main control system</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要2<

10、;/b></p><p>　　Abstract3</p><p><b>　　1.引言1</b></p><p>　　2　智能插座的總體設(shè)計3</p><p><b>　　3　硬件設(shè)計4</b></p><p>　　3.1 單片機處理器系統(tǒng)模塊4</p&

11、gt;<p>　　3.1.1 STC89C52單片機的功能特性4</p><p>　　3.1.2 STC89C52單片機模塊6</p><p>　　3.1.3 時鐘電路6</p><p>　　3.1.4 復(fù)位電路7</p><p>　　3.1.5 模/數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)7</p><p>　　3.1.6

12、 電源電路8</p><p>　　3.1.7外接定時電路8</p><p>　　3.2 檢測模塊9</p><p>　　3.2.1 溫度檢測9</p><p>　　3.2.2 電流檢測10</p><p>　　3.2.3電壓檢測10</p><p>　　3.3 鍵盤和顯示器模塊10

13、</p><p>　　3.3.1 按鍵電路11</p><p>　　3.3.2 1602LCD液晶顯示器11</p><p>　　3.3.3蜂鳴器電路13</p><p>　　3.3.4程序輸入設(shè)備14</p><p><b>　　4　軟件設(shè)計17</b></p><

14、p>　　4.1軟件設(shè)計總流程圖17</p><p>　　4.2 定時通斷程序流程圖17</p><p>　　4.3溫度檢測程序流程圖18</p><p>　　4.4 電壓檢測程序流程圖19</p><p>　　4.5電流檢測程序流程圖20</p><p>　　5 制作和調(diào)試22</p>

15、<p>　　5．1智能插座的硬件設(shè)計和制作22</p><p>　　5.2智能插座的調(diào)試22</p><p><b>　　6　結(jié)論23</b></p><p><b>　　致 謝24</b></p><p><b>　　參考文獻25</b></p&g

16、t;<p>　　附錄1 系統(tǒng)實物圖26</p><p>　　附錄2 實驗原理圖27</p><p>　　附錄3 畢業(yè)設(shè)計作品說明書29</p><p>　　附錄4 軟件程序30</p><p><b>　　1.引言</b></p><p>　　1.1課題的研究背景和意義

17、</p><p>　　隨著人們生活水平的提高，家用電器的廣泛使用和家用電器及辦公設(shè)備的技術(shù)含量越來越高，生產(chǎn)的成本也越來越低，加之人們收入的提高，他們也就越來越被廣泛的使用。在改善人們的生活的同時，也導(dǎo)致了因其而引起的火災(zāi)。據(jù)公安和消防部門有關(guān)資料顯示，全國平均每天發(fā)生火災(zāi)358起，其中電器火災(zāi)占30%以上，其主要原因是超負(fù)荷、短路、電弧等。事故的發(fā)生與家用電器的插座密切相關(guān)。因此，現(xiàn)有的一般插座已經(jīng)不能滿足人們

18、的需要。</p><p>　　現(xiàn)如今市場的絕大多數(shù)出插座都不具備任何智能功能，極少所謂的“智能插座”也只是具備定時通斷功能，而不能對非正常工作狀況進行檢測和斷電控制，沒有具備嚴(yán)格意義上的智能功能，并且性價比方面也沒有優(yōu)勢可言。另一方面，現(xiàn)有的一些插座已經(jīng)無法滿足各方面的需要，因此具有功能新穎的智能插座有著強大的市場需求。</p><p>　　1.2已有的一些智能插座</p>

19、<p>　　已有的一些智能插座一般都具有溫度檢測、過流過壓保護、定時開通、定時關(guān)斷、自動報警、自動休眠、狀態(tài)提示等智能功能。并且還可以根據(jù)人們的具體需要，通過智能插座內(nèi)部單片機和芯片的功能可以實現(xiàn)另外其他功能。</p><p>　　1.2.1獨立工作的智能插座</p><p>　　一種以微功耗單片機PIC16F877A 為控制核心[1]、帶有定時通斷和過流過壓保護、溫度檢測報警功

20、能的多功能智能插座，對檢測用電器的工作狀態(tài)、對非正常狀態(tài)進行報警和斷電，具有安全可靠、使用方便等特點。</p><p>　　1.2.2有通信能力的智能插座</p><p>　　一種智能多功能的信息網(wǎng)絡(luò)家用插座,該產(chǎn)品與微處理器結(jié)合,實現(xiàn)家庭信息的采集與網(wǎng)絡(luò)通信傳輸;該信息產(chǎn)品與個人計算機結(jié)合,就可以通過廣域網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)家庭信息的數(shù)字全球化。是監(jiān)測家用電器的工作和狀態(tài)信息,并可通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程通信接

21、入RSUVWSVUC使人們隨時了解自己家庭的信息。</p><p>　　一種通過數(shù)字功率分配技術(shù)的新型智能插座。此種插座可以成為電力網(wǎng)絡(luò)的一個組成部分，根據(jù)預(yù)先設(shè)定插座MUC內(nèi)的程序，通過R S-485[2]通信識別接入負(fù)載的信息，從而到達負(fù)載功和申請和批復(fù)的智能管理；結(jié)合插座內(nèi)部的傳感器實時監(jiān)測結(jié)果，該插座還能自動切斷設(shè)備關(guān)機時的電氣連接，具有良好的節(jié)能效果。</p><p>　　一種具

22、有無線通信能力、耗電量感知能力以及自動通斷能力的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的無線智能插座。在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，智能插座將各個用電器的實時用電量信息反饋給用戶，用戶也可以隨時通斷智能插座，達到用戶和插座之間的對話，從而達到節(jié)能的目的[3]。此外，智能插座具有的網(wǎng)絡(luò)自組織特性，使其對用戶完全透明，用戶在實際使用中，無論是在外觀還是操作上，都完全無需改變原有的使用習(xí)慣。</p><p>　　一種具有無線遙控能力的智能插座[4]，此種插座

23、通過應(yīng)用單片機技術(shù)與無線電遙控技術(shù),具備對無線電指令的接收及狀態(tài)返回。該插座已經(jīng)在智能住宅的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中得到應(yīng)用,當(dāng)用戶不在住宅里時,可以通過固定電話或手機對住宅中的智能電話終端進行操作,發(fā)送無線電信息指令控制插座,從而實現(xiàn)對家用電器設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。</p><p>　　1.3本論文研究的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排</p><p>　　基于以上背景，本文對一種以STC89C52 單片機為控制核心的多

24、功能智能插座進行探索和研究，并提出設(shè)計方案，選擇適當(dāng)?shù)男酒约半娮釉骷?。完成電路原理圖和PCB圖的設(shè)計，并完成最終的PCB布板、電子元器件的焊接以及各個模塊的測試。</p><p>　　論文的結(jié)構(gòu)安排如下：</p><p>　　引言，介紹本設(shè)計的研究背景和意義、已有的一些智能插座的介紹和應(yīng)用現(xiàn)狀以及本論文的研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排。</p><p>　　本論文要研究制作

25、的智能插座的總體設(shè)計及其功能。</p><p>　　智能插座的硬件模塊的研究和設(shè)計，介紹了STC89C52單片機以及用其作為主控模塊的電路實現(xiàn)。</p><p>　　智能插座的軟件模塊的研究和設(shè)計，介紹了以STC89C52單片機為主控的單片機編程。</p><p>　　最后對本論文所設(shè)計制作的智能插座進行調(diào)試改進。</p><p>　　2　智

26、能插座的總體設(shè)計</p><p>　　本設(shè)計是采用一種以STC89C52 單片機為核心，外圍電路主要由電流，電壓采樣電路、模／數(shù)轉(zhuǎn)換參考電壓電路、狀態(tài)顯示電路、鍵盤輸入電路和實時時鐘構(gòu)成。電流采樣電路用于檢測負(fù)載電流運行狀態(tài)和過流保護；參考電壓電路為電流的采樣提供參考；狀態(tài)顯示電路表明插座當(dāng)前的運行狀態(tài)；溫度信號的采集選用美國Dallas 公司生產(chǎn)的數(shù)字溫度傳感器DS18B20，可編程為9～12 位A/D 轉(zhuǎn)換精

27、度，測溫分辨率可達0.0625 ℃。由于DS18B20只有1 個串行通信接口，與單片機的連接電路非常簡單，只需和單片機的1 個I/O 端口連接即可。</p><p>　　如圖1-1所示，本論文的智能插座主要由單片機處理器系統(tǒng)、電源電路、溫度監(jiān)測、電流電壓采樣、驅(qū)動電路、時鐘電路、鍵盤、LCD顯示、告警電路組成。</p><p>　　智能插座進入工作時，用電器的電壓和電流通過電流電壓采樣電路

28、采集，然后通過A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器進入單片機，單片機將處理結(jié)果送入LCD顯示器上。如果出現(xiàn)過壓過載情況，單片機就通過驅(qū)動電路，利用繼電器自動切斷電路，從而保護電路和用電器的安全。除此之外，本論文所研究的智能插座還有溫度檢測、定時通斷、自動報警等功能。</p><p>　　圖1-1 智能插座原理框圖</p><p><b>　　3　硬件設(shè)計</b></p>&

29、lt;p>　　本系統(tǒng)硬件主要有三大模塊組成：單片機處理器系統(tǒng)模塊、檢測模塊和鍵盤和顯示器模塊。</p><p>　　3.1 單片機處理器系統(tǒng)模塊</p><p>　　本系統(tǒng)的單片機處理器采用STC89C52芯片， STC89C52是一種高性能、低功耗的CMOS型8位單片機，它具備 8K 的可編程Flash 存儲器。在單芯片上，具有靈活的8 位CPU 和可編程Flash系統(tǒng)[5]，使得

30、STC89C52在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用。 </p><p>　　3.1.1 STC89C52單片機的功能特性</p><p>　　STC89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：具有40個引腳， 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM數(shù)據(jù)存儲器，32 位外部輸入/輸出端口線，看門狗定時器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙

31、工串行口[6]。另外STC89X52可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持兩種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。最高運作頻率80Mhz，6T/12T可選。</p><p><b>　　主要管腳說明：</b></p><p

32、>　　P0口：是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏輯電平。對P0口寫“1”是，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為低8為地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)：在程序效驗時，輸出指令字節(jié)。程序效驗時，需要外部上拉電阻[7]。</p><p>　　P1口：P1口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向

33、I/O口，P1輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。對P1端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。此外，P1.0和P1.1分別作定時器/計數(shù)器2的外部技術(shù)輸入和定時器/計數(shù)器的觸發(fā)輸入，在Flash編程和效驗時，P1口接收低8位地址字節(jié)。</p><p>　　P2口：是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動

34、4個TTL邏輯電平。對P2端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，講輸出電流。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送1.在使用8為地址訪問外部數(shù)據(jù)存儲器是P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在Flash編程和效驗時，P2口也接受高8位地址字節(jié)和一些控制信號[8]。</p>&l

35、t;p>　　P3口：是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。對P3端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。在Flash編程和效驗時，P3口也接受一些控制信號。P3口也作為STC89C52的特殊功能使用，在表3-1具體描述各引腳的第二功能。</p><p>　　表3-1 P3口各

36、引腳功能</p><p>　　3.1.2 STC89C52單片機模塊</p><p>　　圖3-1 STC89C52的接口電路</p><p>　　圖3-1是STC89C52的接口布線，P0口作為數(shù)據(jù)輸出口與1602LCD顯示器相連，P1.0口與DS18B20溫度檢測模塊相連，P1.1口與繼電器模塊相連，負(fù)責(zé)繼電器的通斷，P1.2-1.3口接LED燈。P1.4-1

37、.7口連接四個按鍵，用來輸入數(shù)據(jù)。P2.0-2.2口與LCD相連，P2.3-2.5口與DS1302相連，P2.6口連接蜂鳴器，P3.0-3.1口與MAX232CPE相連，P3.2-3.5口與ADC08CCN芯片相連。RST口連接一個電容為10uF電阻為10K的復(fù)位電路。MTA口連接兩個33pF電容和一個12M晶振的時鐘電路。</p><p>　　3.1.3 時鐘電路</p><p>　　如

38、圖3-2所是較為常用的單片機外圍時鐘電路，MTAL1和 MTAL2引腳兩端跨接石英晶體振蕩器和兩個微調(diào)電容構(gòu)成振蕩電路。C6和C7都是33pF，晶振的頻率為12MHz。</p><p>　　圖3-2 單片機外圍時鐘電路</p><p>　　3.1.4 復(fù)位電路</p><p>　　如圖3-3所示為單片機的復(fù)位電路，在RST輸入端出現(xiàn)高電位時實現(xiàn)復(fù)位和初始化，下圖的

39、復(fù)位電路是按鍵電平復(fù)位。</p><p>　　圖3-3 單片機外圍復(fù)位電路</p><p>　　3.1.5 模/數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)</p><p>　　芯片ADC0832簡介</p><p>　　ADC0832 是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種8 位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換</p><p>　　芯片[9]。由于它體積小，兼容性

40、強，性價比高而深受單片機愛好者及企業(yè)歡迎，</p><p>　　其目前已經(jīng)有很高的普及率。學(xué)習(xí)并使用ADC0832 可是使我們了解A/D轉(zhuǎn)換器</p><p>　　的原理，有助于我們單片機技術(shù)水平的提高。</p><p>　　ADC0832 具有以下特點：</p><p><b>　　· 8位分辨率；</b>&

41、lt;/p><p>　　· 雙通道A/D轉(zhuǎn)換；</p><p>　　· 輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容；</p><p>　　· 5V電源供電時輸入電壓在0~5V之間；</p><p>　　· 工作頻率為250KHZ，轉(zhuǎn)換時間為32μS；</p><p>　　· 一般

42、功耗僅為15mW；</p><p>　　· 8P、14P—DIP（雙列直插）、PICC 多種封裝；</p><p>　　· 商用級芯片溫寬為0°C to +70°C，工業(yè)級芯片溫寬為?40°C to +85°C[10]；</p><p>　　如圖3-4所示，本設(shè)計中的采用的模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片是ADC0832CC

43、N，CH0和CH1分別接電流檢測電路和電壓檢測電路。芯片將模擬的電流電壓信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，然后輸入單片機中。</p><p>　　圖3-4 ADC0832芯片電路圖</p><p>　　3.1.6 電源電路</p><p>　　如圖3-5所示為單片機的電源電路，外接220V的交流電，通過電容C13和電阻R26降壓，再通過整流二極管D6的濾波整流變成直流電，然后經(jīng)

44、過穩(wěn)壓二極管D7，形成穩(wěn)定的直流電，最后進入三端穩(wěn)壓集成電路7805從而得到單片機及其他模塊所需的5V正電壓。</p><p>　　圖3-5 單片機的電源電路</p><p>　　3.1.7外接定時電路</p><p>　　外接定時采用的是DS1302芯片, DSl302是美國Dallas公司推出的一款高性能、低功耗、具有內(nèi)部RAM的串行RTC芯片，它不僅能夠提供

45、年、月、日、星期、時、分、秒的計數(shù)等功能，并且自身還具有閏年補償功能。DSl302內(nèi)部擁有31字節(jié)的RAM提供給用戶自由使用[11]。通過外部電路供電，可在系統(tǒng)斷電時，仍然保證RTC的正常工作和數(shù)據(jù)的完整性。 如圖3-6所示，DS1302芯片的定時電路圖</p><p>　　圖3-6 DS1302電路圖</p><p><b>　　3.2 檢測模塊</b></p

46、><p>　　檢測模塊分為溫度檢測、電流和電壓檢測三個部分組成。當(dāng)插座接通用電器并正常工作，幾個檢測系統(tǒng)就開始對用電器工作時產(chǎn)生的電流和電壓還有溫度的數(shù)據(jù)進行采集并處理，最后將處理結(jié)果送入STC89C52單片機進行數(shù)據(jù)的分析及處理。</p><p>　　3.2.1 溫度檢測</p><p>　　溫度檢測主要是通過如圖3-7芯片DS18B20來實現(xiàn)的。</p>

47、<p>　　圖3-7 芯片DS18B20</p><p>　　DS18B20數(shù)子溫度傳感器的主要特性介紹。該芯片的電壓適用范圍是：3.0～5.5V，它有獨特的接口接線方式，在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。DS18B20的溫度檢測范圍：－55℃～+125℃，在-10～+85℃時精度為±0.5℃，可編程 的分辨率為9～12位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為

48、0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可實現(xiàn)高精度測溫。在9位分辨率時最多在 93.75ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，12位分辨率時最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快，測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以"一 線總線"串行傳送給CPU，同時可傳送CRC校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力，DS18B20的負(fù)壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀， 但不能正常工作[12]。</p>&l

49、t;p>　　3.2.2 電流檢測</p><p>　　如圖3-8所示為電流檢測電路，當(dāng)繼電器接通時，用電器正常工作產(chǎn)生電流就會通過電流檢測電路，經(jīng)過LM324芯片的放大處理將交流電流轉(zhuǎn)換為直流電流，最后進入ADC0832CCN模\數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。</p><p>　　圖3-8 電流檢測電流</p><p><b>　　3.2.3電壓檢測</b&g

50、t;</p><p>　　如圖3-9所示為電壓檢測電路，電壓通過電阻降壓后再經(jīng)過整流二極管整流后變成直流電壓，然后再經(jīng)過電阻分壓進入ADC0832CCN模\數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。</p><p>　　圖3-9 電壓檢測電路</p><p>　　3.3 鍵盤和顯示器模塊</p><p>　　單片機的輸入/輸出系統(tǒng)主要有四個按鍵，一個1602LCD液晶顯

51、示器和一個蜂鳴器組成。它們的主要功能是將所需的數(shù)據(jù)等輸入到相應(yīng)的芯片中，整個電路中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)結(jié)果都是通過1602液晶顯示器和一個蜂鳴器顯示出來。</p><p>　　3.3.1 按鍵電路</p><p>　　如圖3-10所示為按鍵電路，該電路有四個按鍵和8個電阻組成，每個按鍵都串聯(lián)一個1K歐姆和一個10K歐姆電阻，再分別與單片機的P1.4-1.7口連接。它們的主要功能是將定時數(shù)據(jù)輸入到單

52、片機中，從而實現(xiàn)智能插座的定時通斷。</p><p>　　圖3-10 按鍵電路</p><p>　　3.3.2 1602LCD液晶顯示器</p><p><b>　　1602LCD簡介</b></p><p>　　1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型字符模塊，它有若干個5X

53、7和5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符都可以顯示一個字符。每位之間有一個點距的間隔 每行之間也有也有間隔 起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此 所以他不能顯示圖形。</p><p>　　1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。</p><p>　　1602LCD的特性</p><p>　　+5V電壓，

54、對比度可調(diào)</p><p><b>　　內(nèi)含復(fù)位電路</b></p><p>　　提供各種控制命令,如：清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能</p><p>　　有80字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲器DDRAM</p><p>　　內(nèi)建有160個5X7點陣的字型的字符發(fā)生器CGROM</p><p>　

55、　8個可由用戶自定義的5X7的字符發(fā)生器CGRAM</p><p>　　字符型LCD1602如表3-2通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來的2條線是背光電源線VCC(15腳)和地線GND(16腳)。</p><p>　　表3-2 1602LCD各個引腳和引腳的作用</p><p>　　如圖3-11所示為1602LCD液晶電路圖。</p>&

56、lt;p>　　圖3-11 1602LCD電路圖</p><p>　　1602LCD的4-6口分別接單片機的P2.0-2.2口，這三個口是向1602輸入指令、數(shù)據(jù)和信息并從1602讀取信息。7-14口是向LCD輸出單片機所處理的數(shù)據(jù)結(jié)果，從而能夠在顯示器上讀取電路運行結(jié)果。</p><p>　　3.3.3蜂鳴器電路</p><p><b>　　蜂鳴器簡

57、介</b></p><p>　　蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計算機、打印機、復(fù)印機、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。蜂鳴器在電路中用字母“H”或“HA”（舊標(biāo)準(zhǔn)用“FM”、“LB”、“JD”等）表示[8]。</p><p>　　如圖3-12所示為蜂鳴器電路

58、</p><p>　　圖3-12 蜂鳴器電路</p><p>　　三極管主要是做驅(qū)動用的。因為單片機的IO口驅(qū)動能力不夠讓蜂鳴器發(fā)出聲音，所以我們通過三極管放大驅(qū)動電流，從而可以讓蜂鳴器發(fā)出聲音，要是輸出高電平，三極管導(dǎo)通，集電極電流通過蜂鳴器讓蜂鳴器發(fā)出聲音，當(dāng)輸出低電平時，三極管截止，沒有電流流過蜂鳴器，所以就不會發(fā)出聲音。</p><p>　　3.3.4程序

59、輸入設(shè)備</p><p>　　本設(shè)計需要將軟件程序輸入到單片機中，所以采用專為電腦的RS232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計的接口電路芯片MAX232。RS232是專為點到點的通信傳輸設(shè)計的，RS232是目前最為常用的一種串口通信接口標(biāo)準(zhǔn)，適合本地設(shè)備之間的傳輸通信。</p><p>　　RS232接口標(biāo)準(zhǔn)主要有以下四點：</p><p>　　因為與TTL電平不兼容，而且接口信號電平

60、值較高，易損壞接口電路的芯片，所以使用電平轉(zhuǎn)換才能與TTL電路相連接；</p><p>　　在進行異步傳輸時，最大波特率為19.2Kbps，傳輸速率較低；</p><p>　　接口使用一根發(fā)送數(shù)據(jù)線和一根接收數(shù)據(jù)線構(gòu)成信道組；</p><p>　　傳輸距離有限，最大傳輸距離實際上可達15M左右。</p><p>　　圖3-13 MAX232芯

61、片封裝圖</p><p>　　圖3-14 MAX232內(nèi)部連接圖</p><p>　　圖3-14是MAX232內(nèi)部連接圖，可以看出其可基本分為三個部分：</p><p>　　第一部分是電源變壓器，由外部四個電容器C13、C14、C16、C18組成。功能是分別產(chǎn)生正負(fù)12V兩個電源，用以供給RS232串口電平的需要。</p><p>　　第二部

62、分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道，由7、8、9、10、11、12、13、14腳組成兩個數(shù)據(jù)通道。其中R1IN、R1OUT、T1IN、T1OUT為第一數(shù)據(jù)通道。R2IN、R2OUT、T2IN、T2OUT為第二數(shù)據(jù)通道[13]。</p><p>　　TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到電腦DB9插頭；DB9插頭的RS232數(shù)據(jù)從R1IN/R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后

63、從R1OUT、R2OUT輸出。</p><p>　　第三部分是供電，15號引腳接地、16號引腳接+5V電源[7]。</p><p>　　圖3-15 MAX232與外部電路連接圖</p><p>　　如圖3-15所示，采用第一數(shù)據(jù)通道的R1IN、T1OUT端口為數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送端口，進行數(shù)據(jù)通信。T1IN、R1OUT引腳分別與STC89C52單片機的串口發(fā)送/接收T

64、XD、RXD連接。</p><p><b>　　4　軟件設(shè)計</b></p><p>　　本系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)主要完成定時通斷、溫度檢測、電壓和電流檢測四大功能。</p><p>　　4.1軟件設(shè)計總流程圖</p><p>　　如圖4-1所示，軟件設(shè)計總流程圖</p><p>　　圖4-1軟件設(shè)計總流

65、程圖</p><p>　　本設(shè)計的總流程圖主要由定時通斷、電壓檢測、電流檢測和溫度顯示四個模塊組成。插座的工作原理就是通過這些控制芯片，再調(diào)用軟件程序，從而達到弱電控制強電的效果，能夠自動切斷電源保護用電器。</p><p>　　4.2 定時通斷程序流程圖</p><p>　　定時通斷程序流程圖如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2

66、定時通斷流程圖</p><p>　　定時通斷系統(tǒng)主要是通過DS1302芯片實現(xiàn)，按鍵可以輸入所需要定時的時間，當(dāng)?shù)侥莻€時間時，也是通過繼電器自動切斷電路。</p><p>　　4.3溫度檢測程序流程圖</p><p>　　溫度程序流程圖如圖4-3所示。</p><p>　　圖4-3 溫度檢測流程圖</p><p>　　

67、溫度檢測主要是通過芯片DS18B20對電路中的溫度數(shù)據(jù)進行讀取和處理，最后將數(shù)據(jù)處理結(jié)果送入LCD液晶顯示。</p><p>　　4.4 電壓檢測程序流程圖</p><p>　　如圖4-4所示為電壓檢測程序流程圖。</p><p>　　圖4-4 電壓檢測程序流程圖</p><p>　　電壓檢測通過電壓檢測電路采集電壓信號，然后通過A/D模數(shù)轉(zhuǎn)

68、換進入單片機進行數(shù)據(jù)處理，判斷是否過壓。如果過壓就通過繼電器切斷電從而保護用電器。</p><p>　　4.5電流檢測程序流程圖</p><p>　　如圖4-5所示，電流檢測程序流程圖。</p><p>　　圖4-5 電流檢測程序流程圖</p><p>　　電流檢測系統(tǒng)先是經(jīng)過電流檢測電路采集電流信號，再經(jīng)過A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換將電流模擬信號轉(zhuǎn)換

69、為數(shù)字信號送入單片機中判斷是否過載，送入液晶顯示器顯示，如果是過載就通過繼電器自動切斷電路，保護用電器。</p><p><b>　　5 制作和調(diào)試</b></p><p>　　5．1智能插座的硬件設(shè)計和制作</p><p>　　1．運用Altium Designer軟件畫出智能插座電路的原理圖，并且進行仿真，確定各項功能指標(biāo)無誤；</p

70、><p>　　2. 將做好的電路原理圖映射到PCB板上，由于線路比較多，所以布成了雙面板，在完成排版后確認(rèn)各個元器件的連接無誤；</p><p>　　3. 進行實物打樣，由于設(shè)計的是雙面板，實驗室不能制作，所以電路板是在外面進行打樣的。購買電子元器件并焊接完成整個電路板。</p><p>　　5.2智能插座的調(diào)試</p><p>　　電路板接通2

71、20V電壓，液晶顯示器就會亮起。由于是強電，要隨時注意電路板上的電子元器件是否溫度過高而導(dǎo)致燒壞。通過數(shù)據(jù)傳輸將程序輸入到單片機中，再調(diào)試各個模塊。</p><p><b>　　6　結(jié)論</b></p><p>　　本設(shè)計方案論述了智能插座的設(shè)計原理和基本功能。我所設(shè)計的智能插座有定時通斷、溫度檢測、電壓和電流檢測四個功能。</p><p>　

72、　按照任務(wù)書的要求完成主控模塊的軟硬件設(shè)計與制作。著重于每個器件的內(nèi)部原理、系統(tǒng)模塊的有效劃分及電路實現(xiàn)，使整個設(shè)計思路清晰。主控模塊的芯片有STC89C52、DS1302、ADC0832CCN、7805、DS18B20、MAX232CPE和LCD液晶顯示器1602。通過電路設(shè)計及學(xué)習(xí)各個芯片的基本原理，掌握智能插座的基本工作原理。</p><p>　　本設(shè)計還存在一些問題，軟硬件結(jié)合上面出現(xiàn)兼容性問題，導(dǎo)致了智

73、能插座的一些功能不能實現(xiàn)。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　大學(xué)四年學(xué)習(xí)時光已經(jīng)接近尾聲，在此我想對我的母校，我的老師及同學(xué)們表示由衷的感謝。感謝我家人在大學(xué)四年對我默默支持，感謝我的母校給了我大學(xué)四年的深造機會，讓我能繼續(xù)學(xué)習(xí)和提高；感謝萬里學(xué)院的老師和同學(xué)們四年來的關(guān)心和鼓勵。</p><p>　　本論文是

74、在導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的。導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠(yuǎn)。不僅使我樹立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。本論文從選題到完成，每一步都是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。在此，謹(jǐn)向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！ 本論文的順利完成，離不開各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫

75、助。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 姚文軒，滕召勝等.多功能智能插座設(shè)計[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)(學(xué)術(shù)版)，2010，6，29(11):28-30.</p><p>　　[2] 張凱,單慶曉,翁飛兵.新型數(shù)字節(jié)能功率分配型智能插座的設(shè)計實現(xiàn)[J].電子設(shè)計應(yīng)用,2009,(7):90-93.</p&

76、gt;<p>　　[3] 金逸超，孫力娟， 王汝傳， 黃海平.物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下智能插座的設(shè)計[J].計算機研究與發(fā)展,2010,47:321-326.</p><p>　　[4] 溫鐵鈍, 孫鍵國, 張?zhí)旌?無線遙控智能插座的設(shè)計[J].測控技術(shù), 2003,22(10):53-59.</p><p>　　[5] 張劍賢.高壓直流輸電中閥控信號系統(tǒng)的研制開發(fā)[D].西安電子科技大

77、學(xué),2008.</p><p>　　[6] 李金群.基于51單片機的12864液晶圖文顯示研究[J].機電信息,2010,36:139-140.</p><p>　　[7] 張潔.基于RFID技術(shù)的只能門禁系統(tǒng)設(shè)計[D].河北科技大學(xué)，2010.</p><p>　　[8] 徐艷霞.一種新型輸送帶監(jiān)測系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D].中國海洋大學(xué),2011.</p>

78、;<p>　　[9] 毛志強.數(shù)控直流穩(wěn)壓電源及系統(tǒng)設(shè)計[J].機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新,2010,5,23(3):186-187.</p><p>　　[10]張翼飛. 基于壓力傳感器的風(fēng)速風(fēng)壓測量與無線數(shù)據(jù)傳輸[D]. 河北工業(yè)大學(xué),2008,11.</p><p>　　[11]馬紅星,姜黎,高志軍. 實時時鐘芯片DSl302在DSP嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].信息化研究,200

79、9,11,35(11):48-50.</p><p>　　[12]曹勝男,劉理云,雷立英. 汽車輪胎溫度智能監(jiān)測與控制系統(tǒng)的研究[J]. 重慶文理學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),2009,8,28(4):26-28.</p><p>　　[13]周娜. 變電站高壓設(shè)備發(fā)熱故障智能檢測系統(tǒng)的研究[D]. 華北水利水電學(xué)院, 2011,5.</p><p>　　[14] Kei

80、|soffware，cx51 com洲er compI時user，s GuIde．Nov 2000.</p><p>　　[15] Int Telecommunication Union．The Internet of Things．Tunis：ITU，2005.</p><p>　　附錄1 系統(tǒng)實物圖</p><p>　　附錄2 實驗原理圖</p>

81、<p>　　附錄3 畢業(yè)設(shè)計作品說明書</p><p><b>　　一、作品名稱</b></p><p><b>　　智能插座</b></p><p><b>　　二、作品功能</b></p><p><b>　　1、溫度檢測</b><

82、;/p><p><b>　　2、定時通斷</b></p><p><b>　　3、電流檢測</b></p><p><b>　　4、電壓檢測</b></p><p><b>　　三、操作步驟</b></p><p>　　1、PCB板接2

83、20V交流電。</p><p>　　2、從LCD液晶顯示器上讀取相關(guān)數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　四、注意事項</b></p><p>　　1、接220V交流電時注意電子元器件是否會溫度過高</p><p>　　2、不要用手去碰PCB板上的強電部分</p><p><b>　　附錄

84、4 軟件程序</b></p><p><b>　　/* </b></p><p><b>　　*/ </b></p><p>　　#include <REG51.H> </p><p>　　#include <intrins.h> </p><

85、p>　　#define uint unsigned int </p><p>　　#define uchar unsigned char </p><p>　　sbit DS1302_CLK = P2^3; //實時時鐘時鐘線引腳 </p><p>　　sbit DS1302_IO = P2^4;

86、 //實時時鐘數(shù)據(jù)線引腳 </p><p>　　sbit DS1302_RST = P2^5; //實時時鐘復(fù)位線引腳 </p><p>　　sbit ACC0 = ACC^0; </p><p>　　sbit ACC7 = ACC^7; </p><p>　　char hide_sec,hide_min,

87、hide_hour,hide_day,hide_week,hide_month,hide_year; //秒,分,時到日,月,年位閃的計數(shù) </p><p>　　sbit Set = P1^4; //模式切換鍵 </p><p>　　sbit Up = P1^5; //加法按鈕 </p><p>　　sbit Down = P1^6;

88、 //減法按鈕 </p><p>　　sbit out = P1^7; //立刻跳出調(diào)整模式按鈕 </p><p>　　sbit DQ = P1^0; //溫度傳送數(shù)據(jù)IO口 </p><p>　　char done,count,temp,flag,up_flag,down_flag; </p><p&g

89、t;　　uchar temp_value; //溫度值 </p><p>　　uchar TempBuffer[5],week_value[2]; </p><p>　　void show_time(); //液晶顯示程序 </p><p>　　/***********1602液晶顯示部分子程序****************/ </p>

90、;<p>　　sbit LcdRs = P2^0; //LCD1602的RS，RW，E端口設(shè)定 </p><p>　　sbit LcdRw = P2^1; </p><p>　　sbit LcdEn = P2^2; </p><p>　　sfr DBPort = 0x80; //P0=0x80,P1=0x90,P2=0xA0,P3=0xB0.數(shù)

91、據(jù)端口 </p><p>　　//內(nèi)部等待函數(shù)************************************ </p><p>　　unsigned char LCD_Wait(void) </p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　LcdRs=0; </b>&

92、lt;/p><p>　　LcdRw=1; _nop_(); </p><p>　　LcdEn=1; _nop_(); </p><p><b>　　LcdEn=0; </b></p><p>　　return DBPort; </p><p><b>　　} </b><

93、/p><p>　　//向LCD寫入命令或數(shù)據(jù)***************************** </p><p>　　#define LCD_COMMAND 0 // Command </p><p>　　#define LCD_DATA 1 // Data </p><p>　　#define LCD_CLEAR

94、_SCREEN 0x01 // 清屏 </p><p>　　#define LCD_HOMING 0x02 // 光標(biāo)返回原點 </p><p>　　void LCD_Write(bit style, unsigned char input) </p><p><b>　　{ </b></p><

95、p><b>　　LcdEn=0; </b></p><p>　　LcdRs=style; </p><p>　　LcdRw=0; _nop_(); </p><p>　　DBPort=input; _nop_(); //注意順序 </p><p>　　LcdEn=1; _nop_(); //注意順序 </p&

96、gt;<p>　　LcdEn=0; _nop_(); </p><p>　　LCD_Wait(); </p><p><b>　　} </b></p><p>　　//設(shè)置顯示模式************************************ </p><p>　　#define LCD_SHOW

97、 0x04 //顯示開 </p><p>　　#define LCD_HIDE 0x00 //顯示關(guān) </p><p>　　#define LCD_CURSOR 0x02 //顯示光標(biāo) </p><p>　　#define LCD_NO_CURSOR 0x00 //無光標(biāo) </p><p>　　#d

98、efine LCD_FLASH 0x01 //光標(biāo)閃動 </p><p>　　#define LCD_NO_FLASH 0x00 //光標(biāo)不閃動 </p><p>　　void LCD_SetDisplay(unsigned char DisplayMode) </p><p><b>　　{ </b></p>&

99、lt;p>　　LCD_Write(LCD_COMMAND, 0x08|DisplayMode); </p><p><b>　　} </b></p><p>　　//設(shè)置輸入模式************************************ </p><p>　　#define LCD_AC_UP 0x02 </p>

100、<p>　　#define LCD_AC_DOWN 0x00 // default </p><p>　　#define LCD_MOVE 0x01 // 畫面可平移 </p><p>　　#define LCD_NO_MOVE 0x00 //default </p><p>　　void LCD_SetInput(

101、unsigned char InputMode) </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　LCD_Write(LCD_COMMAND, 0x04|InputMode); </p><p><b>　　} </b></p><p>　　//初始化LCD*************

102、************************** </p><p>　　void LCD_Initial() </p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　LcdEn=0; </b></p><p>　　LCD_Write(LCD_COMMAND,0x38);

103、 //8位數(shù)據(jù)端口,2行顯示,5*7點陣 </p><p>　　LCD_Write(LCD_COMMAND,0x38); </p><p>　　LCD_SetDisplay(LCD_SHOW|LCD_NO_CURSOR); //開啟顯示, 無光標(biāo) </p><p>　　LCD_Write(LCD_COMMAND,LCD_CLEAR_SCREEN)

104、; //清屏 </p><p>　　LCD_SetInput(LCD_AC_UP|LCD_NO_MOVE); //AC遞增, 畫面不動 </p><p><b>　　} </b></p><p>　　//液晶字符輸入的位置****************************** </p><p>

105、　　void GotoXY(unsigned char x, unsigned char y) </p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　if(y==0) </b></p><p>　　LCD_Write(LCD_COMMAND,0x80|x); </p><p>&l

106、t;b>　　if(y==1) </b></p><p>　　LCD_Write(LCD_COMMAND,0x80|(x-0x40)); </p><p><b>　　} </b></p><p>　　//將字符輸出到液晶顯示 </p><p>　　void Print(unsigned char *st

107、r) </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　while(*str!='\0') </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　LCD_Write(LCD_DATA,*str); </p><p><b>　

108、　str++; </b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　/***********DS1302時鐘部分子程序******************/ </p><p>　　typedef struct __SYSTEM

109、TIME__ </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　unsigned char Second; </p><p>　　unsigned char Minute; </p><p>　　unsigned char Hour; </p><p>　　unsigned char

110、 Week; </p><p>　　unsigned char Day; </p><p>　　unsigned char Month; </p><p>　　unsigned char Year; </p><p>　　unsigned char DateString[11]; </p><p>　　unsigne

111、d char TimeString[9]; </p><p>　　}SYSTEMTIME; //定義的時間類型 </p><p>　　SYSTEMTIME CurrentTime; </p><p>　　#define AM(X) X </p><p>　　#define PM(X) (X+12) // 轉(zhuǎn)成24

112、小時制 </p><p>　　#define DS1302_SECOND 0x80 //時鐘芯片的寄存器位置,存放時間 </p><p>　　#define DS1302_MINUTE 0x82 </p><p>　　#define DS1302_HOUR 0x84 </p><p>　　#define DS1302_W

113、EEK 0x8A </p><p>　　#define DS1302_DAY 0x86 </p><p>　　#define DS1302_MONTH 0x88 </p><p>　　#define DS1302_YEAR 0x8C </p><p>　　void DS1302InputByte(unsigned char d) //實時

114、時鐘寫入一字節(jié)(內(nèi)部函數(shù)) </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　unsigned char i; </p><p><b>　　ACC = d; </b></p><p>　　for(i=8; i>0; i--) </p><p><

115、b>　　{ </b></p><p>　　DS1302_IO = ACC0; //相當(dāng)于匯編中的 RRC </p><p>　　DS1302_CLK = 1; </p><p>　　DS1302_CLK = 0; </p><p>　　ACC = ACC >> 1; </p>

116、<p><b>　　} </b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　unsigned char DS1302OutputByte(void) //實時時鐘讀取一字節(jié)(內(nèi)部函數(shù)) </p><p><b>　　{ </b></p><p&

117、gt;　　unsigned char i; </p><p>　　for(i=8; i>0; i--) </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　ACC = ACC >>1; //相當(dāng)于匯編中的 RRC </p><p>　　ACC7 = DS1302_IO;

118、</p><p>　　DS1302_CLK = 1; </p><p>　　DS1302_CLK = 0; </p><p><b>　　} </b></p><p>　　return(ACC); </p><p><b>　　} </b></p><

119、p>　　void Write1302(unsigned char ucAddr, unsigned char ucDa) //ucAddr: DS1302地址, ucData: 要寫的數(shù)據(jù) </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　DS1302_RST = 0; </p><p>　　DS1302_CLK = 0;