单片机智能插座的设计
摘 要本文主要以“基于单片机智能插座定时开关”作为研究课题，设计了一款能够实现对插座进行特点时间开启和特定时间关闭的控制系统，用户通过按键可以对插座的启闭时间进行设置，通过液晶屏幕可以看到北京时间日期、启闭时间等信息，另外为了提升这款智能插座控制系统的操控性能，本课题还为这款智能插座控制系统配置了一个红外遥控功能，用户能够通过遥控器无线方式对系统的工作参数进行设置，提升了这款产品的使用便利性，这款系统是基于STC89C52单片机开发平台而设计实现的，在硬件系统的设计方面本课题选用了LCD1602液晶屏、有源蜂鸣器、实时时钟芯片、HK4100F继电器和HX1838接收头等一些主要器件，在软件系统设计方面采用了C语言构建程序代码并将其分为主程序、LCD1602液晶显示屏、蜂鸣器、RTC时钟芯片、HK4100F继电器和HX1838接收头驱动子程序等。通过系统的测试结果表明，这款系统能够稳定工作，综合选用的器件和开发时间成本来看，这款系统的性价比非常高。
目录
一、 引言 1
（一） 智能插座定时开关的发展背景 1
（二） 智能插座定时开关的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 智能插座定时开关的方案设计 3
三、 系统硬件设计 5
（一） 智能插座定时开关主控电路设计 5
（二） DS1302计时电路设计 6
（三） 插座启闭驱动电路设计 7
（四） 红外一体接收头电路设计 8
（五） 智能插座显示电路设计 9
（六） 蜂鸣提示电路设计 10
（七） 按键电路设计 11
四、 系统软件设计 12
（一） 智能插座定时开关的主程序流程设计 12
（二） 液晶驱动子程序设计 12
（三） 蜂鸣提示子程序流程设计 14
（四） 时间芯片驱动子程序流程设计 14
（五） 插座启闭驱动子程序设计 14
（六） 遥控驱动子程序流程设计 15
五、 实物制作与安装 16
总结 20
参考文献 21
致 谢 22
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
附录一 原理图 23
附录二 PCB图 24
附录三 元件列表 25
附录四 程序 26
引言
智能插座定时开关的发展背景
目前市面上大多数智能插座定时开关系统都是以单片机等高性能微处理器作为主控核心并将外部的输入信号通过高精度传感器模块采集进来，随后通过高性能运算模块进行高速的运算处理，实现控制结果的输出，大多数相关系统都是以单片机或者PLC以及LCD1602点阵屏幕、有源蜂鸣器、DS1302实时时钟芯片、继电器和HX1838接收头，本课题将以STC89C52单片机来作为主控。对智能插座定时开关系统从最开始的简易型到如今的智能型的整个发展历程进行整理后可以看出，智能插座定时开关系统内部需要结合多种科学技术和学科，首先对于其内部的主控核心来说，目前中高端的智能插座定时开关系统要想实现更为智能的功能，必须在电路内部植入32位的以ARM等内核作为CPU的微处理器芯片，只有这类内核才能够完成高速的数据处理，与此同时具有高速数字处理能力的DSP内核也必须实现嵌入；而要实现这类高性能芯片的嵌入化效果，就得使得芯片的体积非常小，不会明显增大系统整体的外形体积，所以这就要借助电路集成技术的发展；而要实现对系统外部多种类型的信号进行准确采集，就必须通过高性能的传感器模块来实现，通过这些高速高精度的传感器组将环境中的信号采集转换后送入微处理器芯片进行处理，这就要借助传感器研发技术，所以绝对有理由这么说，智能插座定时开关系统的发展与多门科学技术的发展是同步的，更为准确的说，这些学科的发展带动了智能插座定时开关系统的发展。查阅了近几年市面上多数智能插座定时开关系统产品的资料，将每种产品的优点和缺点都进行归纳总结，可以发现这类系统的优点主要表现为内部采用了单片机等微处理器芯片作为了主控，产品研发人员可以将各项功能通过C语言等程序语言代码进行转换，在要进行优化设计时只需要通过程序编译器将程序代码进行改动，随后进行烧录即可完成系统的更新优化，因此相比于传统类型的模拟电路来说，产品的更新换代更具有优势。
智能插座定时开关的国内外发展现状
目前国内外对于智能插座定时开关系统的研究方法侧重点有所差别，国外的研究者主要将研究重心放在了如何研发出更高性能的微处理器并发挥出其最大的性能，使得微处理器芯片能够在智能插座定时开关系统中发挥出最大的控制功效，从而实现非常智能的功能；国内的研究者则主要将重点放在了对新型传感器的研发，到目前为止已经研发出了多种用于智能插座定时开关系统中的传感器，这些传感器在外形体积、功耗性能以及使用稳定性等参数方面都具有突出的表现。
本文主要研究内容
本课题设计的这款智能插座定时开关系统采用了STC89C52单片机来作为核心处理器的方案，并且在STC89C52单片机片外结合了LCD1602液晶显示屏、有源蜂鸣器、时钟芯片、HK4100F继电器和HX1838接收头等元器件，设计了一款能够实现对插座进行特点时间开启和特定时间关闭的控制系统，用户通过按键可以对插座的启闭时间进行设置，通过液晶屏幕可以看到北京时间日期、启闭时间等信息，另外为了提升这款智能插座控制系统的操控性能，本课题还为这款智能插座控制系统配置了一个红外遥控功能，用户能够通过遥控器无线方式对系统的工作参数进行设置，提升了这款产品的使用便利性，实现了如下设计指标：
1、能够将智能插座定时开关系统的重要运行参数通过高清晰度液晶显示效果展示出来；
2、能够设计一个报警电路，并且能够通过STC89C52单片机管脚的驱动控制报警电路的工作状态；
3、能够持续生成时间日期信息，并且在系统掉电情况下继续保持计时功能，为智能插座定时开关系统提供准确的计时数据；
4、能够通过STC89C52单片机的普通GPIO管脚实现两种电平的输出，从而为继电器进行供电从而驱动后继电路或者不工作；
5、能够实现红外遥控对智能插座定时开关系统的无线控制需求，在硬件电路上配置HX1838接收头电路，在软件上通过NEC协议实现指令解码。
智能插座定时开关的方案设计
经过了上文对这款智能插座控制系统的发展背景以及本课题需要实现的各项目标的确立，本部分将开始对这款智能插座的各项功能实现方案进行设计，如下图所示是通过Visio软件绘制的系统内部结构框图，可以看到整个系统框架是以STC89C52单片机来作为主控部分的。
为了实现对北京时间日期的精准计时，本课题选用了一个DS1302型号的高精度RTC时钟模块，STC89C52单片机能够通过三线式串行接口与这个模块进行驱动接口的对接，该模块可以通过备用纽扣电池供电，系统掉电后不影响它的计时功能，STC89C52单片机能够通过特定的读写函数来对其内部时间计量信息进行读取。
目录
一、 引言 1
（一） 智能插座定时开关的发展背景 1
（二） 智能插座定时开关的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 智能插座定时开关的方案设计 3
三、 系统硬件设计 5
（一） 智能插座定时开关主控电路设计 5
（二） DS1302计时电路设计 6
（三） 插座启闭驱动电路设计 7
（四） 红外一体接收头电路设计 8
（五） 智能插座显示电路设计 9
（六） 蜂鸣提示电路设计 10
（七） 按键电路设计 11
四、 系统软件设计 12
（一） 智能插座定时开关的主程序流程设计 12
（二） 液晶驱动子程序设计 12
（三） 蜂鸣提示子程序流程设计 14
（四） 时间芯片驱动子程序流程设计 14
（五） 插座启闭驱动子程序设计 14
（六） 遥控驱动子程序流程设计 15
五、 实物制作与安装 16
总结 20
参考文献 21
致 谢 22
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
附录一 原理图 23
附录二 PCB图 24
附录三 元件列表 25
附录四 程序 26
引言
智能插座定时开关的发展背景
目前市面上大多数智能插座定时开关系统都是以单片机等高性能微处理器作为主控核心并将外部的输入信号通过高精度传感器模块采集进来，随后通过高性能运算模块进行高速的运算处理，实现控制结果的输出，大多数相关系统都是以单片机或者PLC以及LCD1602点阵屏幕、有源蜂鸣器、DS1302实时时钟芯片、继电器和HX1838接收头，本课题将以STC89C52单片机来作为主控。对智能插座定时开关系统从最开始的简易型到如今的智能型的整个发展历程进行整理后可以看出，智能插座定时开关系统内部需要结合多种科学技术和学科，首先对于其内部的主控核心来说，目前中高端的智能插座定时开关系统要想实现更为智能的功能，必须在电路内部植入32位的以ARM等内核作为CPU的微处理器芯片，只有这类内核才能够完成高速的数据处理，与此同时具有高速数字处理能力的DSP内核也必须实现嵌入；而要实现这类高性能芯片的嵌入化效果，就得使得芯片的体积非常小，不会明显增大系统整体的外形体积，所以这就要借助电路集成技术的发展；而要实现对系统外部多种类型的信号进行准确采集，就必须通过高性能的传感器模块来实现，通过这些高速高精度的传感器组将环境中的信号采集转换后送入微处理器芯片进行处理，这就要借助传感器研发技术，所以绝对有理由这么说，智能插座定时开关系统的发展与多门科学技术的发展是同步的，更为准确的说，这些学科的发展带动了智能插座定时开关系统的发展。查阅了近几年市面上多数智能插座定时开关系统产品的资料，将每种产品的优点和缺点都进行归纳总结，可以发现这类系统的优点主要表现为内部采用了单片机等微处理器芯片作为了主控，产品研发人员可以将各项功能通过C语言等程序语言代码进行转换，在要进行优化设计时只需要通过程序编译器将程序代码进行改动，随后进行烧录即可完成系统的更新优化，因此相比于传统类型的模拟电路来说，产品的更新换代更具有优势。
智能插座定时开关的国内外发展现状
目前国内外对于智能插座定时开关系统的研究方法侧重点有所差别，国外的研究者主要将研究重心放在了如何研发出更高性能的微处理器并发挥出其最大的性能，使得微处理器芯片能够在智能插座定时开关系统中发挥出最大的控制功效，从而实现非常智能的功能；国内的研究者则主要将重点放在了对新型传感器的研发，到目前为止已经研发出了多种用于智能插座定时开关系统中的传感器，这些传感器在外形体积、功耗性能以及使用稳定性等参数方面都具有突出的表现。
本文主要研究内容
本课题设计的这款智能插座定时开关系统采用了STC89C52单片机来作为核心处理器的方案，并且在STC89C52单片机片外结合了LCD1602液晶显示屏、有源蜂鸣器、时钟芯片、HK4100F继电器和HX1838接收头等元器件，设计了一款能够实现对插座进行特点时间开启和特定时间关闭的控制系统，用户通过按键可以对插座的启闭时间进行设置，通过液晶屏幕可以看到北京时间日期、启闭时间等信息，另外为了提升这款智能插座控制系统的操控性能，本课题还为这款智能插座控制系统配置了一个红外遥控功能，用户能够通过遥控器无线方式对系统的工作参数进行设置，提升了这款产品的使用便利性，实现了如下设计指标：
1、能够将智能插座定时开关系统的重要运行参数通过高清晰度液晶显示效果展示出来；
2、能够设计一个报警电路，并且能够通过STC89C52单片机管脚的驱动控制报警电路的工作状态；
3、能够持续生成时间日期信息，并且在系统掉电情况下继续保持计时功能，为智能插座定时开关系统提供准确的计时数据；
4、能够通过STC89C52单片机的普通GPIO管脚实现两种电平的输出，从而为继电器进行供电从而驱动后继电路或者不工作；
5、能够实现红外遥控对智能插座定时开关系统的无线控制需求，在硬件电路上配置HX1838接收头电路，在软件上通过NEC协议实现指令解码。
智能插座定时开关的方案设计
经过了上文对这款智能插座控制系统的发展背景以及本课题需要实现的各项目标的确立，本部分将开始对这款智能插座的各项功能实现方案进行设计，如下图所示是通过Visio软件绘制的系统内部结构框图，可以看到整个系统框架是以STC89C52单片机来作为主控部分的。
为了实现对北京时间日期的精准计时，本课题选用了一个DS1302型号的高精度RTC时钟模块，STC89C52单片机能够通过三线式串行接口与这个模块进行驱动接口的对接，该模块可以通过备用纽扣电池供电，系统掉电后不影响它的计时功能，STC89C52单片机能够通过特定的读写函数来对其内部时间计量信息进行读取。
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