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基于單片機(jī)的智能插座控制系統(tǒng)設(shè)計-嵌入式文檔類資源-CSDN下載內(nèi)容包括詳細(xì)設(shè)計文檔word版，附帶開題報告和相關(guān)PPT等文檔，供大家參考學(xué)習(xí)。也可在本博客主頁找到更多下載資源、學(xué)習(xí)資料請訪問CSDN下載頻道.https://download.csdn.net/download/u013253075/35459850

目? 錄

摘要---------------------------------------------------------------- Ⅰ

ABSTRACT------------------------------------------------------------ Ⅱ

1? 緒論-------------------------------------------------------------- 1

1.1? 研究背景---------------------------------------------------- 1

1.2? 研究現(xiàn)狀及趨勢---------------------------------------------- 1

1.3? 研究內(nèi)容---------------------------------------------------- 2

2? 系統(tǒng)總體方案------------------------------------------------------ 3

3? 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計-------------------------------------------------- 4

3.1? 主控制器及最小系統(tǒng)------------------------------------------ 4

3.2? 溫度采集模塊------------------------------------------------ 5

3.3? 顯示模塊---------------------------------------------------- 6

3.4? 按鍵模塊---------------------------------------------------- 8

3.5? 定時模塊---------------------------------------------------- 9

3.6? 報警模塊--------------------------------------------------- 11

3.7? 整體電路設(shè)計----------------------------------------------- 12

4? 系統(tǒng)軟件設(shè)計----------------------------------------------------- 14

4.1? DS1302計時程序設(shè)計----------------------------------------- 14

4.2? LCD1602顯示程序設(shè)計---------------------------------------- 16

4.3? DS18B20測溫程序設(shè)計---------------------------------------- 18

5? 仿真與調(diào)試------------------------------------------------------- 20

5.1? 系統(tǒng)軟件電路調(diào)試------------------------------------------- 20

5.2? 系統(tǒng)硬件電路仿真------------------------------------------- 22

6? 總結(jié)與展望------------------------------------------------------- 23

6.1? 總結(jié)------------------------------------------------------- 23

6.2? 展望------------------------------------------------------- 23

參考文獻(xiàn)------------------------------------------------------------ 24

致謝----------------------------------------------------------------- 26

附錄---------------------------------------------------------------- 27

摘? 要

隨著科技的不斷進(jìn)步，越來越多的電子設(shè)備涌現(xiàn)在人們的生活中，這些電器使我們生活便利的同時，也產(chǎn)生了很多問題，......。

為了降低能源的浪費(fèi)，很多電器產(chǎn)品都有待機(jī)功能，然而待機(jī)并不能完全解決能源消耗問題。在待機(jī)時，電器只是對某個或幾個部件停止供電，實則仍然在工作，消耗電量并損耗電器壽命，......。

為了解決這些問題，設(shè)計了一款智能插座控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)用STC89C52單片機(jī)作為主要的控制單元，采用DS1302時鐘芯片來精確計時，可以依據(jù)用戶需求通過外設(shè)按鍵對同一插座上的5組開關(guān)單獨進(jìn)行定時設(shè)置，使外接電器可以按照一定規(guī)律穩(wěn)定運(yùn)行，既達(dá)到智能控制的目的，又在很大程度上起到節(jié)能的作用。為方便用戶日常使用，系統(tǒng)增加LCD1602顯示屏來實時顯示溫度、時間和系統(tǒng)狀態(tài)。另外通過DS18B20溫度傳感器對環(huán)境溫度進(jìn)行檢測，若溫度大于設(shè)置的上限時，蜂鳴器發(fā)出警報并控制繼電器切斷電源，降低安全隱患。

關(guān)鍵詞：STC89C52? 定時? 測溫? 插座

ABSTRACT

With the continuous progress of science and technology, more and more electronic devices emerge in people's lives. These electrical appliances make our lives ......

In order to reduce the waste of energy, many electrical products have standby function, but standby can not completely solve the problem of energy consumption. In standby, the electrical appliance only stops supplying power to one or several components, but it still works, consuming electricity and losing the life of the electrical appliance.......

In order to solve these problems, a smart plug control system is designed. In this system, STC89C52 single chip microcomputer is used as the main control unit, and DS1302 clock chip is used for accurate timing. according to the user's needs, five groups of s......

Keywords: STC89C52? Timing? Temperature measurement? Socket

?1??緒論

1.1??研究背景

隨著社會的進(jìn)步，人們的生活條件越來越好，大屏幕彩色電視、雙開門冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)、電腦等等一應(yīng)俱全。這些電器在給我們帶來方便的同時，問題也接踵而來，其中首要問題就是.....

電器處于待機(jī)狀態(tài)下時，不僅會消耗大量的電能，還會給家庭埋下安全隱患。根據(jù)《安全科學(xué)與應(yīng)急管理研究》上記載的山東省政府消防部門官方數(shù)據(jù)顯示，到2020年1月20日為止，過去一年山東省全省共接到火災(zāi)報警1.61萬起，......

這些簡單的數(shù)據(jù)闡述著血淋淋的事實，電器長期處于待機(jī)狀態(tài)不僅會增加發(fā)生電氣事故的概率還會縮短電器的使用壽命......

1.2??研究現(xiàn)狀及趨勢

目前普通家庭日常用的插座都是只能手動通斷電，無任何附加功能。通過淘寶、京東等商業(yè)平臺查詢，很多商家店鋪里都有智能插座的相關(guān)產(chǎn)品。其中以具有紅外線遙控功能的插座賣況最好，在系統(tǒng)中安裝紅外接收頭，以此接受遠(yuǎn)程遙控的信號，但這種插座需要配備專用的遙控器......

因此，本身具有定時和保護(hù)功能的智能插座發(fā)展前景十分廣闊。況且現(xiàn)在的科技日新月異，相信單片機(jī)以后能做的越來越小，功能卻越來越全面。到那時智能插座不僅能定時、測溫，還能語音識別、運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)或根據(jù)用戶生活習(xí)慣自動調(diào)整電器工作時間......

1.3??研究內(nèi)容

基于單片機(jī)的智能插座控制系統(tǒng)是以普通插座為基礎(chǔ)，增加了定時、顯示、測溫等功能，使之更智能化。智能插座擁有可編程定時功能,使用者可以根據(jù)自己意愿對同一插座上的5組開關(guān)單獨進(jìn)行定時設(shè)置，滿足不同電器的控制需求，減少電器在不使用時依然耗電的情況，......

2??系統(tǒng)總體方案

本系統(tǒng)設(shè)計了一個以STC89C52單片機(jī)控制的智能插座。插座可以實現(xiàn)定時功能，能通過控制按鍵對同一插座上的五組定時開關(guān)單獨進(jìn)行設(shè)置。系統(tǒng)裝有時鐘芯片，時間計算更加精準(zhǔn)；配備LCD顯示模塊，直觀顯示時間、溫度等信息；溫度采集模塊檢測電器所在環(huán)境溫度并與預(yù)設(shè)的溫度上限比較，當(dāng)測量的溫度超過預(yù)設(shè)的溫度上限，蜂鳴器發(fā)出報警的同時控制繼電器關(guān)閉電源，起到保護(hù)控制設(shè)備的功能。

圖2-1??智能插座系統(tǒng)框圖

3??系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

系統(tǒng)硬件電路分為單片機(jī)控制模塊、溫度采集模塊、顯示模塊、按鍵模塊、定時模塊和報警模塊。智能插座控制系統(tǒng)在未設(shè)置定時時間時，界面顯示溫度......

3.1??主控制器及最小系統(tǒng)

系統(tǒng)選用STC89C52單片機(jī)，片內(nèi)集成8K字節(jié)Flash存儲空間、512字節(jié)RAM，支持64K外部最大存儲擴(kuò)展，片內(nèi)資源有3個定時器、4組I/O接口、8個中斷、......如表3-1所示。

表3-1? STC89C52引腳及功能

引腳名稱	引腳功能
P1.0-P1.7	8位準(zhǔn)雙向I/O端口
RST	復(fù)位端
RXD	串行口輸入端
TXD	串行口輸出端
INT0	外部中斷0輸入端
INT1	外部中斷1輸入端
T0	計時器/定時器0外部輸入端
T1	計時器/定時器1外部輸入端
WR	片外數(shù)據(jù)存貯器寫選通信號輸出端
RD	片外數(shù)據(jù)存貯器讀選通信號輸出端
XTAL2	接外部晶體振蕩器的一端，片內(nèi)是一個振蕩電路反相放大器的輸出端
XTAL1	接外部晶體振蕩器的另一端。片內(nèi)是一個振蕩電路反相放大器的輸入端
VSS	接地
P2.0-P2.7	8位準(zhǔn)雙向I/O端口
PSEN	程序儲存允許輸出
ALE/PROG	地址鎖存允許
EA	外部訪問允許
P0.0-P0.7	8位漏極開關(guān)型雙向I/O端口

單片機(jī)最小系統(tǒng)由電源、晶振和復(fù)位組成。系統(tǒng)采用上電自動復(fù)位和手動按鍵復(fù)位兩種方式。最小系統(tǒng)電路如圖3-1所示。

圖3-1? 最小系統(tǒng)電路圖

3.2??溫度采集模塊

溫度傳感器按測量方式可分為接觸式和非接觸式，按傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類[5]。系統(tǒng)采用接觸式，......圖3-2所示。

圖3-2? DS18B20引腳和封裝圖

DS18B20溫度傳感器由美國DALLAS公司生產(chǎn)的單總線器件，具有體積小，抗干擾能力強(qiáng)，集成性高、低功耗等特點，而且接線簡單，廣泛應(yīng)用與各種測溫電路。傳感器與單片機(jī)接口電路如圖3-3所示。

圖3-3? DS18B20與單片機(jī)接口電路

3.3??顯示模塊

本設(shè)計選用LCD1602液晶顯示器，其由字符型液晶顯示屏、控制驅(qū)動主電路HD44780和擴(kuò)展驅(qū)動電路HD44100，及少量電阻、......實物圖如圖3-4所示。

圖3-4? LCD1602字符型液晶顯示屏實物圖

LCD1602是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號的點陣型液晶模塊，可同時顯示16*2個字符，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、便攜式電子產(chǎn)品中。具有......如表3-2所示。

表3-2? LCD1602字符型液晶顯示屏引腳及功能

引腳號	引腳名稱	功能
1	VSS	接地
2	VCC	+5V電源
3	VL	液晶顯示器對比度調(diào)整端
4	RS	寄存器選擇
5	R/W	讀寫信號線
6	E	使能端
7~14	D0~D7	8位雙向數(shù)據(jù)端
15	BLA	背光源正極
16	BLK	背光源負(fù)極

LCD1602顯示原理：

點陣圖形式液晶顯示屏由M*N個顯示單元組成，假設(shè)LCD顯示屏有64行，每行有128列，每8列對應(yīng)1字節(jié)的8位，即每行由16字節(jié)，共16*8=128個點組成。顯示屏上64*16個......3-5所示。

圖3-5? LCD1602與單片機(jī)接口電路

3.4??按鍵模塊

本設(shè)計有四個按鍵，四個按鍵直接與單片機(jī)的P3.3至P3.6引腳相連，實......

四個按鍵的功能各不相同，從上向下分別是減鍵、加鍵、選擇鍵、設(shè)置鍵。按下設(shè)置鍵進(jìn)入設(shè)置界面，選擇鍵控制光標(biāo)的移動，加鍵和減鍵控制數(shù)值的加減，......如圖3-6所示。

圖3-6? 按鍵與單片機(jī)接口電路

3.5??定時模塊

本系統(tǒng)采用DS1302時鐘芯片計時......實物圖如圖3-7所示。

圖3-7? DS1302芯片實物圖

DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路，......如表3-3所示。

表3-3? DS1302各引腳及功能

引腳號	引腳名稱	功能
1	VCC2	主電源
2、3	X1、X2	振蕩器，外接32.768KHz晶振
4	GND	接地
5	RST	復(fù)位
6	I/O	數(shù)據(jù)輸入/輸出
7	SCLK	串行時鐘
8	VCC1	后備電源

DS1302可以用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對某些具有特殊意義數(shù)據(jù)點的記錄，能對數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時間同時記錄。這種記錄對長時間的連續(xù)測控系統(tǒng)結(jié)果分析.....如圖3-8所示。

圖3-8? DS1302與單片機(jī)接口電路

3.6??報警模塊

系統(tǒng)采用的是內(nèi)部沒有震蕩源，需外部驅(qū)動電路......，實物如圖3-9所示，長腳是正極，短腳是負(fù)極。

圖3-9? 蜂鳴器實物圖

通過三極管放大電流，驅(qū)動蜂鳴器發(fā)聲報警，另外在蜂鳴器電路中串聯(lián)有LED燈，用來區(qū)分繼電器是否閉合，當(dāng)繼電器閉合時，LED燈長時間點亮，否則熄滅。蜂鳴器在系統(tǒng)開機(jī)、......如圖3-10所示。

圖3-10? 蜂鳴器與單片機(jī)接口電路

3.7? 整體電路設(shè)計

本設(shè)計以STC89C52單片機(jī)為主控制器，DS18B20溫度采集模塊、LCD1602顯示模塊、DS1302定時模塊、按鍵模塊、蜂鳴器報警模塊協(xié)同工作，組成智能插座控制系統(tǒng)。......如圖3-11所示。

圖3-11? 系統(tǒng)原理圖

4??系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件電路設(shè)計分為顯示程序、DS1302時鐘程序、DS18B20測溫程序。程序編寫采用C語言，通過Keil軟件進(jìn)行軟件調(diào)試。具體程序詳見附錄。主程序流程圖如圖4-1所示。

圖4-1? 主程序流程圖

4.1? DS1302定時程序設(shè)計

芯片程序的讀和寫通過單片機(jī)來完成。因此主要問題就是時鐘電路怎樣讀寫。平時看到的日期時間等數(shù)值在單片機(jī)眼中都是一個個地址，地址參照表4-1。參......

表4-1? DS1302寄存器地址及內(nèi)容

	寫寄存器	讀寄存器	Bit7	Bit6	Bit5	Bit4	Bit3	Bit2	Bit1	Bit0	范圍
秒	80H	81H	CH	10秒			秒				00-59
分	82H	83H	0	10分			分				00-59
小時	84H	85H	12/24	0	10	時	小時				1-12/0-23
					A/P
日	86H	87H	0	0	10日		日				1-31
月	88H	89H	0	0	0	10月	月				1-12
星期	8AH	8BH	0	0	0	0	0	星期			1-7
年	8CH	8DH	10年				年				00-99
控制	8EH	8FH	WP	0	0	0	0	0	0	0	---

此時鐘芯片具有存儲數(shù)據(jù)的優(yōu)點，適合長時間監(jiān)控系統(tǒng)，但也不是完美的，依然有受外界環(huán)境影響，易出現(xiàn)時鐘混亂的缺點。DS1302流程圖如圖4-2所示。

圖4-2? DS1302流程圖

4.2? LCD1602顯示程序設(shè)計

LCD1602需要顯示內(nèi)容包括：從時鐘電路中讀取的年、月、日、星期、時、分、秒等時序信息﹐從溫度檢測模塊讀取控制器件的溫度值，......

顯示屏正常顯示，需掌握：

......

確定顯示的位置。

該位置要顯示的內(nèi)容。

LCD1602液晶顯示屏能顯示16*2的字符數(shù)，......，讀寫操作、顯示屏和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。指令詳見表4-2。具體程序詳見附錄。

表4-2? LCD1602控制指令

序號	指令	RS	R/W	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
1	清屏	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1
2	光標(biāo)復(fù)原	0	0	0	0	0	0	0	0	1	x
3	輸入方式設(shè)置	0	0	0	0	0	0	0	1	I/D	S
4	顯示開關(guān)控制	0	0	0	0	0	0	1	D	C	B
5	光標(biāo)或字符移位控制	0	0	0	0	0	1	S/C	R/L	x	x
6	功能設(shè)置	0	0	0	0	1	DL	N	F	x	x
7	字符發(fā)生存儲器地址設(shè)置	0	0	0	1	字符發(fā)生存儲器地址
8	數(shù)據(jù)存儲器地址設(shè)置	0	0	1	顯示數(shù)據(jù)存儲器地址
9	讀忙標(biāo)志或地址	0	1	BF	計數(shù)器地址
10	寫入數(shù)據(jù)至CGRAM或DDRAM	1	0	要寫入的數(shù)據(jù)內(nèi)容
11	從CGRAM或DDRAM中讀取數(shù)據(jù)	1	1	讀取的數(shù)據(jù)內(nèi)容

當(dāng)按鍵電路的按鍵信號傳來時顯示模塊會做出相應(yīng)指令，......流程圖如圖4-3所示。

圖4-3? LCD1602流程圖

4.3? DS18B20測溫程序設(shè)計

系統(tǒng)采用數(shù)字溫度芯片DS18B20測量實際溫度，輸出信號全數(shù)字化。便于單片機(jī)處理及控制，省去傳統(tǒng)測溫方法的很多外圍電路。DS18B20的最大特點之一采用了單總線的數(shù)據(jù)傳輸......圖如4-4所示。

圖4-4? DS18B20流程圖

5??仿真與調(diào)試

5.1??系統(tǒng)軟件電路調(diào)試

系統(tǒng)的軟件設(shè)計有定時子程序的編寫、顯示電路子程序的編寫和測溫電路子程序的編寫，程序調(diào)試用的軟件是Keil4。Keil是一款兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，......

顯示程序需要先編寫開機(jī)初始化設(shè)置和寄存器信號選擇，除此之外還需要延時函數(shù)，寫命令函數(shù)，寫數(shù)據(jù)函數(shù)......如圖5-1所示。

圖5-1? LCD1602顯示程序運(yùn)行結(jié)果

時鐘電路的程序需要寫明將一個數(shù)據(jù)寫到對應(yīng)的地址里，相應(yīng)的，還要有從對應(yīng)的地址里將一個數(shù)據(jù)提取出來的詳細(xì)編碼，例如把此時的年月日讀取出來，把設(shè)置的年月日計入等等。.....如圖5-2所示。

圖5-2? DS1302計時程序運(yùn)行結(jié)果

DS18B20數(shù)字溫度傳感器能直接讀出被測溫度并通過編程實現(xiàn)9-12位的數(shù)字值讀取方式，芯片內(nèi)部共有8字節(jié)的寄存器，其中地址編號0,1為溫度寄存器，......如圖5-3所示。

圖5-3? DS18B20測溫程序運(yùn)行結(jié)果

5.2??系統(tǒng)硬件電路仿真

系統(tǒng)硬件仿真，我用的軟件是proteus8。根據(jù)電路原理圖連接無誤后，運(yùn)行正常。能夠?qū)崿F(xiàn)通過按鍵設(shè)置年月日、溫度上限和定時開關(guān)時間，并能根據(jù)設(shè)置參數(shù)控制繼電器閉合、斷開......系統(tǒng)仿真如圖5-4所示。

圖5-4? 系統(tǒng)電路仿真圖

完成系統(tǒng)仿真后，開始實物的制作。根據(jù)原理圖選擇合適規(guī)格的元器件進(jìn)行有序的連接，然后設(shè)計硬件測試方案，首先對制作的電路進(jìn)行檢查，......硬件連接如圖5-5所示。

圖5-5? 硬件連接

6??總結(jié)與展望

6.1??總結(jié)

本次設(shè)計的智能插座可實現(xiàn)根據(jù)用戶實際需求對同一插座上的五組定時單獨進(jìn)行設(shè)......，系統(tǒng)控制繼電器打開電源，相應(yīng)的，當(dāng)時間與預(yù)設(shè)電器閉合的時間一致時，繼電器關(guān)閉電源。也可設(shè)置手動模式，此模式狀態(tài)下加鍵對應(yīng)開關(guān)的開，減鍵控制開關(guān)的關(guān)。.......

6.2??展望

產(chǎn)品雖然可以實現(xiàn)定時、測溫、電源自動通斷，但依然有不足之處。首先是供電問題，本設(shè)計采用USB接口供電，家用插座基本都沒有設(shè)有USB接口......。

現(xiàn)在智能插座還未普及，功能還待完善，相信智能插座會越做越小，功能越來越全面，甚至能夠直接安裝在家庭墻壁上，......

致? 謝

逝者如斯夫，不舍晝夜。轉(zhuǎn)眼又到了一年一度的畢業(yè)季，回想過去三年多的大學(xué)生活，軍訓(xùn)、同學(xué)聚餐、社團(tuán)活動……

身為本科生，我的經(jīng)驗匱乏，知識儲備不足，有很多地方考慮不周，如果沒有指導(dǎo)老師的幫助，很難完成這個畢業(yè)設(shè)計......

其次，我要感謝我的同學(xué)們。在我有高等數(shù)學(xué)，復(fù)變函數(shù)等方面不懂的問題時，是他們給我耐心的解答；在我proteus仿真有問題時，......

最后感謝母校的栽培......

這幾個月的經(jīng)歷讓我感受到寫......

附錄

程序部分

DS1302程序

#ifndef _DS1302_H_

#define _DS1302_H_

sbit clk = P1^3;?? ? //ds1302時鐘線定義

sbit io =? P1^4;? ? //數(shù)據(jù)線

sbit rst = P1^5;??? ? //復(fù)位線

????????????????????????????????????????? //秒? 分?? 時?? 日?? 月? 年?? 星期 ?

uchar code write_add[]={0x80,0x82,0x84,0x86,0x88,0x8c,0x8a};?? //寫地址

uchar code read_add[] ={0x81,0x83,0x85,0x87,0x89,0x8d,0x8b};?? //讀地址

uchar miao,fen,shi,ri,yue,week,nian;

uchar i;

/*************寫一個數(shù)據(jù)到對應(yīng)的地址里***************/

......

?? ? ?? ?本文介紹了在設(shè)計的過程的關(guān)鍵點，供大家參考學(xué)習(xí)，如果下載鏈接失效、對其他單片機(jī)硬件設(shè)計感興趣、有不明白的或者錯誤的，可以添加微信biyezhan007?

小小驚喜，為方便參考，一起打包的資料如下，可在下面鏈接下載哦。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的基于单片机的智能插座控制系统设计的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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