智能家居用电剩余电流无线监测(附件)【字数：8939】
摘 要本设计的主要研究设计一款基于AT89C51单片机的智能家居剩余电流无线监控及报警系统，系统包括剩余电流监测电路，主控电路，电源电路，无线收发电路，警报电路。要求设计的系统能够通过剩余电流互感器感应电流，设定剩余电流的取值范围为55mA-300mA，对智能家居用电电流进行无线监测，要求各个系统模块能正常的进行工作运行。在智能家居的使用过程中，电路出现异常时，系统能通过给定剩余电流给定范围值监测出是否是剩余电流，并且立即判断出来。通过信号的放大、传递、系统最终的报警系统做出警报，预防火灾的发生。
Key words: AT89C51；Residual current transformer；electrical fire monitoring; wireless monitoring; alarm system 目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景 1
1.2课题研究的国内外发展状况与研究意义 1
第二章 系统的设计方案 3
第三章 系统的硬件电路设计 5
3.1主控器电路的设计 5
3.2系统电源电路设计 6
3.3剩余电流检测电路设计 7
3.4断电保护电路设计 8
3.5报警电路设计 9
3.6显示电路设计 9
3.7 4*4键盘电路设计 10
3.8 A/D转换与无线接口电路设计 10
3.8.1 A/D转换 11
3.8.2 无线接口 11
第四章 系统的软件设计 12
4.1 C51单片机软件开发平台 13
4.2主程序设计 14
4.3键盘控制设计 14
4.4 A/D采集 14
第五章 系统的测试与实现 16
结束语 17
致 谢 18
参考文献 19
附 录 20
附录A主程序设计代码 20 第一章 绪论
1.1课题研究的背景
随着现代的全球化科学技术正在飞速的发展，也不断的提高着我们的生活水平，科 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
技的进步给我们带来了很多便利。家用电器就是我们日常生活中必不可少的生活必需品之一，智能家居更是现代社会科技生活的一种具体体现，但是在智能家居使用的过程中也会出现各种各样的问题。这便涉及到了本论文要探讨的问题：剩余电流的无线监测。剩余电流在智能家居的是使用过程中是一个非常值得我们关注的一个非常突出的问题，因为这极有可能危害到人们的安全，并且随着人们日常工作中和生活中的电器用品也越来越多，许多在用电过程中的不安全因素也在每天不断的发生着，这无疑会引起火灾等无意中的灾难，不仅会对我们的财产造成严重损失，严重的可能还会对我们人身安全造成伤害。科技虽然带来了进步，给我们的日常生活带来了很多的便利，但也有可能剩余电流造成的火灾等情况也潜伏在我们的身边。水能载舟亦能覆舟。如今我们使用的很多智能家居电器都有可能存在危险，但是剩余电流的预防，监测等方面尚有很大的欠缺，大部分这些类型的监测系统使用在公司、行政机构、大型场所等地，而在家庭中此类应用少之又少，因为成本高，技术不到位等问题，在研究上很难有很大的突破，用电安全成为了人们关注的一个焦点。剩余电流和过载电流的产生往往是很复杂的，很多不对的电器安装，电路的老化问题，电路的设计不对的情况都会引起故障发生意外。所以，在用电的过程中为了减少剩余电流造成的火灾等状况，需要在剩余电流电路中安装报警系统,从而能够减少剩余电流引发的火灾。
1.2 课题研究的国内外发展状况与研究意义
早在上个世纪，很多发达国家就已经开始在剩余电流的研究和报警设计上投入了很大关注，并投入大量的科技研究经费、科技力量来支持这方面的研究和发展，在大量的经济和人才的投入下，火灾自动报警的科技研究和产品研发上得到非常大的提升，为以后这方面的快速发展打下了坚实的基础，并且推动了单片机火灾自动报警技术的快速发展。
我国的火灾自动报警系统起步相对于国外起步较晚，经历了一系列复杂的发展过程，相比以前，得到了很大的提高和完善。目前国内的漏电保护系统大多书侧重在大型的仓库，人流众多的商场等人数聚集较多的地段，这种采用的集中性的漏电报警方式，而且剩余电流系统的设计相对比较复杂繁琐，运营的成本而且也相对很高。所以，在一般的家庭生活中，普通的办公楼，以及在智能家居上面设计一款结构相上述所说的报警系统相对简单并且价格相对便宜、实惠的火灾监测及自动报警系统的适用价值是非常大的，这对用电本身也是有很大经济意义。
通过本课题的研究可以当用电设备或线路发生漏电故障,并达到限定值时,能够自动识别,并做出报警，避免发生意外。本课题的是致力于智能家居方面设计的一款自动剩余电流监测和报警系统，在智能家居的发展上能起到一定的推动作用，减少了智能家居在人们日常适用发生意外的情况，进而减少在人们不注意的情况下使用智能家居发生意外情况的可能性。报警系统发出危险告警，告知使用者家居有异常，这样就能对使用者的安全起到了防护作用。
本课题设计的剩余电流无线监测报警系统成本低，器件都是我们生活中处处可见的元器件，适用范围广泛，获得途径也很多。剩余电流报警系统的不断的推动智能家居的发展，让人们更加了解到了智能家居的发展前景，随着国家经济实力的飞速发展，人们工资水平的提高，科技力量的提升，智能家居也渐渐的融入我们的生活，火灾监测报警系统大大的减少了人们对智能家居的担忧。在国民经济飞速发展的今天，此项研究的不断发展，也不断的对经济做出贡献。
第二章 系统的方案设计
本设计中的主要求就是要求能实现对智能家居在就在我们的日常的生活使用的过程中，设计的系统就能在电路中对剩余电流可以进行实时的监测和报警。设计的系统需要及时在当智能家居的使用过程中中发现剩余电流的产生，我们可以在本设计系统中设定一个50mA300mA的剩余电流范围值，只要设计在智能家居中的本系统在电路中一旦发现电流不在设定电流值的范围内，系统立即能做出正确的判断，是否是剩余电流的存在，通过报警系统发出危险警报，从而提醒使用电器或家居的使用者剩余电流的存在，达到报警效果，减少并且预防悲剧的发生。检测智能家居中剩余电流的方法：零序传感器。零序电流的基本判定和保护的原理是根据吉尔霍夫定律得到的：电路中输入的每一节电流的负电流的代数之和等于0。智能家居等家用电器的正常工作情况下，电流基本都是矢量的相加是等于0的。因此，互感器中的第二次侧绕组应该是没有信号产生，执行元件就没有回应，处于不运行状态。只要智能家居中一旦出现存在剩余电流的情况，接地等异常情况时会导致相电流的矢量相加不等于0，剩余电流或者其他异常电流会使互感器的内部产生磁通，执行元件开始运行，脱抠装置也会在这时开始运行，供电的网络也会开始被带动运行，此时就发生就接异常保护。只要智能家居中存在了剩余电流，系统检测系统就能够发现不判断，信号通过传感器一层一层递进传达之报警器，报警立即做出告警。在设计中因为考虑到有不稳定电流的存在、电路和智能家居中剩余电流的泄漏原因，本设计中将剩余电流设定了一个范围值在50mA300mA之间，如果检测的电流值不再设定范围内，不会做出报警，只有在电路中的电流剩余电流达到一个设定的范围之内，才会进行处理。
Key words: AT89C51；Residual current transformer；electrical fire monitoring; wireless monitoring; alarm system 目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景 1
1.2课题研究的国内外发展状况与研究意义 1
第二章 系统的设计方案 3
第三章 系统的硬件电路设计 5
3.1主控器电路的设计 5
3.2系统电源电路设计 6
3.3剩余电流检测电路设计 7
3.4断电保护电路设计 8
3.5报警电路设计 9
3.6显示电路设计 9
3.7 4*4键盘电路设计 10
3.8 A/D转换与无线接口电路设计 10
3.8.1 A/D转换 11
3.8.2 无线接口 11
第四章 系统的软件设计 12
4.1 C51单片机软件开发平台 13
4.2主程序设计 14
4.3键盘控制设计 14
4.4 A/D采集 14
第五章 系统的测试与实现 16
结束语 17
致 谢 18
参考文献 19
附 录 20
附录A主程序设计代码 20 第一章 绪论
1.1课题研究的背景
随着现代的全球化科学技术正在飞速的发展，也不断的提高着我们的生活水平，科 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
技的进步给我们带来了很多便利。家用电器就是我们日常生活中必不可少的生活必需品之一，智能家居更是现代社会科技生活的一种具体体现，但是在智能家居使用的过程中也会出现各种各样的问题。这便涉及到了本论文要探讨的问题：剩余电流的无线监测。剩余电流在智能家居的是使用过程中是一个非常值得我们关注的一个非常突出的问题，因为这极有可能危害到人们的安全，并且随着人们日常工作中和生活中的电器用品也越来越多，许多在用电过程中的不安全因素也在每天不断的发生着，这无疑会引起火灾等无意中的灾难，不仅会对我们的财产造成严重损失，严重的可能还会对我们人身安全造成伤害。科技虽然带来了进步，给我们的日常生活带来了很多的便利，但也有可能剩余电流造成的火灾等情况也潜伏在我们的身边。水能载舟亦能覆舟。如今我们使用的很多智能家居电器都有可能存在危险，但是剩余电流的预防，监测等方面尚有很大的欠缺，大部分这些类型的监测系统使用在公司、行政机构、大型场所等地，而在家庭中此类应用少之又少，因为成本高，技术不到位等问题，在研究上很难有很大的突破，用电安全成为了人们关注的一个焦点。剩余电流和过载电流的产生往往是很复杂的，很多不对的电器安装，电路的老化问题，电路的设计不对的情况都会引起故障发生意外。所以，在用电的过程中为了减少剩余电流造成的火灾等状况，需要在剩余电流电路中安装报警系统,从而能够减少剩余电流引发的火灾。
1.2 课题研究的国内外发展状况与研究意义
早在上个世纪，很多发达国家就已经开始在剩余电流的研究和报警设计上投入了很大关注，并投入大量的科技研究经费、科技力量来支持这方面的研究和发展，在大量的经济和人才的投入下，火灾自动报警的科技研究和产品研发上得到非常大的提升，为以后这方面的快速发展打下了坚实的基础，并且推动了单片机火灾自动报警技术的快速发展。
我国的火灾自动报警系统起步相对于国外起步较晚，经历了一系列复杂的发展过程，相比以前，得到了很大的提高和完善。目前国内的漏电保护系统大多书侧重在大型的仓库，人流众多的商场等人数聚集较多的地段，这种采用的集中性的漏电报警方式，而且剩余电流系统的设计相对比较复杂繁琐，运营的成本而且也相对很高。所以，在一般的家庭生活中，普通的办公楼，以及在智能家居上面设计一款结构相上述所说的报警系统相对简单并且价格相对便宜、实惠的火灾监测及自动报警系统的适用价值是非常大的，这对用电本身也是有很大经济意义。
通过本课题的研究可以当用电设备或线路发生漏电故障,并达到限定值时,能够自动识别,并做出报警，避免发生意外。本课题的是致力于智能家居方面设计的一款自动剩余电流监测和报警系统，在智能家居的发展上能起到一定的推动作用，减少了智能家居在人们日常适用发生意外的情况，进而减少在人们不注意的情况下使用智能家居发生意外情况的可能性。报警系统发出危险告警，告知使用者家居有异常，这样就能对使用者的安全起到了防护作用。
本课题设计的剩余电流无线监测报警系统成本低，器件都是我们生活中处处可见的元器件，适用范围广泛，获得途径也很多。剩余电流报警系统的不断的推动智能家居的发展，让人们更加了解到了智能家居的发展前景，随着国家经济实力的飞速发展，人们工资水平的提高，科技力量的提升，智能家居也渐渐的融入我们的生活，火灾监测报警系统大大的减少了人们对智能家居的担忧。在国民经济飞速发展的今天，此项研究的不断发展，也不断的对经济做出贡献。
第二章 系统的方案设计
本设计中的主要求就是要求能实现对智能家居在就在我们的日常的生活使用的过程中，设计的系统就能在电路中对剩余电流可以进行实时的监测和报警。设计的系统需要及时在当智能家居的使用过程中中发现剩余电流的产生，我们可以在本设计系统中设定一个50mA300mA的剩余电流范围值，只要设计在智能家居中的本系统在电路中一旦发现电流不在设定电流值的范围内，系统立即能做出正确的判断，是否是剩余电流的存在，通过报警系统发出危险警报，从而提醒使用电器或家居的使用者剩余电流的存在，达到报警效果，减少并且预防悲剧的发生。检测智能家居中剩余电流的方法：零序传感器。零序电流的基本判定和保护的原理是根据吉尔霍夫定律得到的：电路中输入的每一节电流的负电流的代数之和等于0。智能家居等家用电器的正常工作情况下，电流基本都是矢量的相加是等于0的。因此，互感器中的第二次侧绕组应该是没有信号产生，执行元件就没有回应，处于不运行状态。只要智能家居中一旦出现存在剩余电流的情况，接地等异常情况时会导致相电流的矢量相加不等于0，剩余电流或者其他异常电流会使互感器的内部产生磁通，执行元件开始运行，脱抠装置也会在这时开始运行，供电的网络也会开始被带动运行，此时就发生就接异常保护。只要智能家居中存在了剩余电流，系统检测系统就能够发现不判断，信号通过传感器一层一层递进传达之报警器，报警立即做出告警。在设计中因为考虑到有不稳定电流的存在、电路和智能家居中剩余电流的泄漏原因，本设计中将剩余电流设定了一个范围值在50mA300mA之间，如果检测的电流值不再设定范围内，不会做出报警，只有在电路中的电流剩余电流达到一个设定的范围之内，才会进行处理。
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