智能插座的设计
摘 要 5一、引言 7（一）智能插座的发展背景 7（二）本文的主要研究 7二、方案的选择与元器件的介绍 9（一） 51单片机的选用与介绍 9（二）继电器的选用与简介 9（三）稳压器的选用与简介 10（四）串口WiFi的选用与简介 11三、系统硬件设计 14（一）智能插座的系统结构框图设计 14（二）智能插座的最小单片机系统 15（三）智能插座继电器电路 16（四）串口WiFi电路 17（五）按键电路 17（六）显示电路 18四、软件系统设计 19（一）主程序流程图 19（二）定时器流程图 20（三）时间显示流程图 21五、仿真设计 22（一） KEIL工程的建立。 22（二）源文件输入 23六、总结 26参考文献 27致谢 28附录一原理图 29附录二程序代码 31附录三实物图 36附录四远程控制界面 37摘 要 本课题选择了“智能插座”为研究课题，用51单片机作为主要控制芯片的控制系统，为智能的控制插座的通断提供了便捷，物联网的大时代背景下，小小的智能插座为不可智能的机械式的电器提供了一种简单的智能实现方式。智能插座可以节省电能，还提供了便利，同时又保障家庭的用电安全。智能插座的硬件成本较低，为量产提供了可能性，为丰富智能家居打下基础。
目录
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Abstract
This paper selects the " Smart Plug" as the research subject, control system with 51 singlechip microcomputer as the main control chip, to control the onoff of the smart socket provides a convenient, networking background, intelligent socket small for non intelligent mechanical appliance provides a simple way to achieve intelligent. Smart socket not only provides convenience, but also save electricity,also to protect the saf
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
ety of household electricity. Smart socket hardware costs are low, the possibility of mass production, lay the foundation for the rich smart home.
Keywords：WiFi and key control; STC89C51 MCU; Electromagnetic relay;
一、引言
（一）智能插座的发展背景
随着科技的发展，电子技术及元器件已经廉价化、微型化，这为智能插座的量产及低成本带来的可能，也可以让其的价格达到用户可接纳的范围内。智能插座的出现，可以从根本上解决用电设备持续开启造成的设备老化产生的危险，和无人值守时的用电安全的问题。智能插座还能有效的节约电能，不仅节约了家庭用电的费用，还为低碳减排保护环境做出小小的贡献。
在智能家居系统中，插座是提供所有电器设备电源最重要的部分。智能插座通过先进的网络通信，将与智能家居的各种子系统能有效的连接在一起，就可以实现家庭通信和信息的共享了，也可以通过家庭网关和广域网进行通讯。主人在外的远程遥控，控制家庭智能家用电器和设施。即将到来的智能家居，将出现更多的实用的功能和有趣的方式，给我们的生活带来翻天覆地的变化，极大的改善人们生活质量，提高人们生活舒适度。
随着人们生活程度的不断提高，人们对智能的需求也不断增大。智能产品带给了我们对生活的享受。必须要承认的是，越来越多智能化的产品进入到我们的视野中了，我们也乐于享受智能产品带给我们的便捷，因此可以说智能插座发展前景是非常非常好的。
物联网的大时代背景下，智能家居越来越火热，本课题的智能插座，作为最基础的一步，随时随地，方便快捷，轻松实现智能家居的舒适生活，也是现代科技价值的核心所在。智能插座的前景毋庸置疑，相信用不了多久它就成为智能家居的中流砥柱。
（二）本文的主要研究
本设计的主要内容是WiFi远程控制的智能插座，首先要对智能插座的硬件进行设计，设计的主要内容是通过STC89C51的定时器0和定时器1实现时钟的定时。电磁继电器的通、断控制插座的通、断路。通过驱动芯片74LS244通过数码管显示时间。通过WiFi模块和按键写入定时。通过WiFi模块查看智能插座的状态。数码管显示定时时间跟状态。然后进行软件调试，进行仿真测试，这就是本设计的主要内容。
二、方案的选择与元器件的介绍
（一） 51单片机的选用与介绍
本设计选择STC89C51作为本次设计的主控单片机芯片。STC89C51这块单片机芯片是台湾宏晶公司推出的，是一个性能出色但功耗较低CMOS 8位单片机芯片。这块由宏晶公司设计的STC89C51芯片内Flash ROM拥有 8Kbytes ISP并且拥有反复擦写1000次的寿命，它也是采用ATMEL公司标准的MCS—51指令系统及STC8951引脚结构，运用高密度、非易失性存储技术制造而成的。STC89C51配合PC端的控制程序即可将程序代码下载进单片机内部，节省了购买通用编程器的成本，而且速度更快，优势明显。相对比AT89C51来说，这两款单片机可以相互可兼容，但STC89C51享有512B的RAM，频率也高于AT89C51，价格相同但性价比高。因此，STC89C51芯片强大的集成，成本低，适用于主控制芯片的设计。
（二）继电器的选用与简介
继电器选用应了解的必要条件：
控制电路的通断提供最大电流；
被控制电路的电压和电流；
被控制电路需要何种形式的触点。在选择继电器的时候，控制电路的电源电压也能够决定选择何种继电器。控制电路能给继电器提供合适的工作电压和电流。
查阅资料确定满足条件，再决定型号、规格和尺寸。
选用成本适中的继电器
本设计选用电磁继电器
电磁继电器是通过电磁开关控制工作电路
（1）结构：电磁继电器主要由电磁铁A、电枢B、弹簧C和动触头D、静触头E等组成.
(2)工作电路又可以分为两个部分。第一个部分低压控制电路，它包括电磁铁A、低压电源E1、开关S等三个部分。第二个部分高压工作电路，它包括高压电源E2、电动机M、电磁继电器的触点D、E部分等四个部分。
电磁继电器
（三）稳压器的选用与简介
基于本设计电源的考虑，本电路选用7805三端稳压器作为给模块供电的电源。在电子产品中，最常见的三端稳压IC是正电压输出电压78××系列和负电压输出的79××系列这两个系列。7805三端稳压器很像是普通的三极管，因为它的标准封装是TO 220 的封装，当然也有采用像9013的TO92封装。7805三端稳压IC内部电路拥有良好的稳定的性能，因为具有过压保护、过流保护、过热保护等防护功能。采用7805三端稳压IC的设备有很多，主要也是因为它具有良好的温度系数。但是7805三端稳压IC有几个需要注意的方面:
1. 输入和输出压力不能过大。电压过大，转换效率迅速降低，容易击穿最高输入电压不能超过35V;
2.合适的输出电流，最大值1.5A。大电流的输出可能导致高温保护或热击穿，还要准备一个大一点的散热片;
3.输入输出压差也不能太小,其低于2V稳压效率急速下降。
为符合本次设计的要求，接通220V交流电后，首先经变压器变压，桥式整流电路整流，通过滤波电容滤波，最后才通过7805三端稳压器稳压得到+5V的直流电源供系统其他模块使用。电源部分设计图如下。
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Abstract
This paper selects the " Smart Plug" as the research subject, control system with 51 singlechip microcomputer as the main control chip, to control the onoff of the smart socket provides a convenient, networking background, intelligent socket small for non intelligent mechanical appliance provides a simple way to achieve intelligent. Smart socket not only provides convenience, but also save electricity,also to protect the saf
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
ety of household electricity. Smart socket hardware costs are low, the possibility of mass production, lay the foundation for the rich smart home.
Keywords：WiFi and key control; STC89C51 MCU; Electromagnetic relay;
一、引言
（一）智能插座的发展背景
随着科技的发展，电子技术及元器件已经廉价化、微型化，这为智能插座的量产及低成本带来的可能，也可以让其的价格达到用户可接纳的范围内。智能插座的出现，可以从根本上解决用电设备持续开启造成的设备老化产生的危险，和无人值守时的用电安全的问题。智能插座还能有效的节约电能，不仅节约了家庭用电的费用，还为低碳减排保护环境做出小小的贡献。
在智能家居系统中，插座是提供所有电器设备电源最重要的部分。智能插座通过先进的网络通信，将与智能家居的各种子系统能有效的连接在一起，就可以实现家庭通信和信息的共享了，也可以通过家庭网关和广域网进行通讯。主人在外的远程遥控，控制家庭智能家用电器和设施。即将到来的智能家居，将出现更多的实用的功能和有趣的方式，给我们的生活带来翻天覆地的变化，极大的改善人们生活质量，提高人们生活舒适度。
随着人们生活程度的不断提高，人们对智能的需求也不断增大。智能产品带给了我们对生活的享受。必须要承认的是，越来越多智能化的产品进入到我们的视野中了，我们也乐于享受智能产品带给我们的便捷，因此可以说智能插座发展前景是非常非常好的。
物联网的大时代背景下，智能家居越来越火热，本课题的智能插座，作为最基础的一步，随时随地，方便快捷，轻松实现智能家居的舒适生活，也是现代科技价值的核心所在。智能插座的前景毋庸置疑，相信用不了多久它就成为智能家居的中流砥柱。
（二）本文的主要研究
本设计的主要内容是WiFi远程控制的智能插座，首先要对智能插座的硬件进行设计，设计的主要内容是通过STC89C51的定时器0和定时器1实现时钟的定时。电磁继电器的通、断控制插座的通、断路。通过驱动芯片74LS244通过数码管显示时间。通过WiFi模块和按键写入定时。通过WiFi模块查看智能插座的状态。数码管显示定时时间跟状态。然后进行软件调试，进行仿真测试，这就是本设计的主要内容。
二、方案的选择与元器件的介绍
（一） 51单片机的选用与介绍
本设计选择STC89C51作为本次设计的主控单片机芯片。STC89C51这块单片机芯片是台湾宏晶公司推出的，是一个性能出色但功耗较低CMOS 8位单片机芯片。这块由宏晶公司设计的STC89C51芯片内Flash ROM拥有 8Kbytes ISP并且拥有反复擦写1000次的寿命，它也是采用ATMEL公司标准的MCS—51指令系统及STC8951引脚结构，运用高密度、非易失性存储技术制造而成的。STC89C51配合PC端的控制程序即可将程序代码下载进单片机内部，节省了购买通用编程器的成本，而且速度更快，优势明显。相对比AT89C51来说，这两款单片机可以相互可兼容，但STC89C51享有512B的RAM，频率也高于AT89C51，价格相同但性价比高。因此，STC89C51芯片强大的集成，成本低，适用于主控制芯片的设计。
（二）继电器的选用与简介
继电器选用应了解的必要条件：
控制电路的通断提供最大电流；
被控制电路的电压和电流；
被控制电路需要何种形式的触点。在选择继电器的时候，控制电路的电源电压也能够决定选择何种继电器。控制电路能给继电器提供合适的工作电压和电流。
查阅资料确定满足条件，再决定型号、规格和尺寸。
选用成本适中的继电器
本设计选用电磁继电器
电磁继电器是通过电磁开关控制工作电路
（1）结构：电磁继电器主要由电磁铁A、电枢B、弹簧C和动触头D、静触头E等组成.
(2)工作电路又可以分为两个部分。第一个部分低压控制电路，它包括电磁铁A、低压电源E1、开关S等三个部分。第二个部分高压工作电路，它包括高压电源E2、电动机M、电磁继电器的触点D、E部分等四个部分。
电磁继电器
（三）稳压器的选用与简介
基于本设计电源的考虑，本电路选用7805三端稳压器作为给模块供电的电源。在电子产品中，最常见的三端稳压IC是正电压输出电压78××系列和负电压输出的79××系列这两个系列。7805三端稳压器很像是普通的三极管，因为它的标准封装是TO 220 的封装，当然也有采用像9013的TO92封装。7805三端稳压IC内部电路拥有良好的稳定的性能，因为具有过压保护、过流保护、过热保护等防护功能。采用7805三端稳压IC的设备有很多，主要也是因为它具有良好的温度系数。但是7805三端稳压IC有几个需要注意的方面:
1. 输入和输出压力不能过大。电压过大，转换效率迅速降低，容易击穿最高输入电压不能超过35V;
2.合适的输出电流，最大值1.5A。大电流的输出可能导致高温保护或热击穿，还要准备一个大一点的散热片;
3.输入输出压差也不能太小,其低于2V稳压效率急速下降。
为符合本次设计的要求，接通220V交流电后，首先经变压器变压，桥式整流电路整流，通过滤波电容滤波，最后才通过7805三端稳压器稳压得到+5V的直流电源供系统其他模块使用。电源部分设计图如下。
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