51单片机的智能插座的设计与制作
目录
引言 1
一. 系统的整体设计 2
（一） 功能要求 2
（二） 系统的硬件构成及要求 2
二. 智能控制插座硬件设计 3
（一） AT89C51单片机及引脚说明 3
1、AT89C51单片机 3
2、部分引脚说明 4
（二） 继电器控制模块 5
（三） 键盘控制 5
（四） 显示电路 6
三. 系统的软件设计 7
（一） 基本要求 7
（二） 定时程序设计流程图 7
四. 系统调试与测试结果分析 8
（一） 使用的仪器仪表 8
（二） 系统调试 9
（三） 调试结果 9
总结 11
致谢 12
参考文献 13
附录 14
（一） 系统实物图 14
（二） 原理图 15
（三） PCB图 16
（四） 元件清单 17
（五） 系统程序 18
引言
随着科学的发展与进步，我们国家的电子电力方面和一些电子元器件的发展都有了很大的进步，而电器越来越智能化已经成为人们逐渐习惯的形势了。智能插座技术的进步，从根本上解决了一些传统插座无法实现的要求，从而降低了各种弊端的出现。因此我们要充分利用如今这日新月异的科学进步技术、人才以及各种可利用的资源来逐步提高我们的生活质量水平和减少人们的一些身体伤害，也要增强人们的节能意识，为我们的子孙后代留一些为数不多的宝贵资源。
现在普通插座的要求已经不能满足人们的需求了，首先普通插座具有额定电流限制明显性，与本身功率比较大的一 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
些电器设备来说，使用普通的插座达到一定的长时间就容易导致普通插座开始变热甚至会将普通插座绝缘的外壳都会烧融掉。同时普通的插座容易产生接触不良的现象，这是因为我们平时使用时要不停反反复复的插拔电器以及在生产制造时的一些原因造成的，这样对我们的生活也会造成一定的干扰。还有我们平时用的普通插座是没有防止雷击的功能，这一点是很重要的，现在家里要是有小孩的在小朋友不小心将细小的金属片之类的东西放进插座中，那后果不堪设想。所以现在我们开始趋向于使用智能的插座。
智能定时插座就有了很多的优点。可以在没有人值守的时候,它自动进行着周期性的通断电源功能,从而控制电器设备的运行,这不仅可以延长电器的寿命使用时间而且还可以起到一个节能的作用，来降低一定的成本了。而现在人们使用智能插座较为普遍了。
智能插座的功能实现主要有单片机来控制，使得本次设计的插座实现灵活性和智能性的特点。单机片的智能型使得人们对它的研究更加投入，现如今，单集片的技术已经相当成熟，单机片的产品也大大增多，单机片以其低廉的成本与强大的功能使人们对它更是青睐有加！其次，该系统的人性化更是其最大的亮点，它能够显示出当前设备的工作状态。
系统的整体设计
功能要求
本设计制作的智能插座是由基于89C51单片机的控制电路模块、按键和LCD显示电路模块，电源电路模块所组成，所采用的电路模块非常简单，主要依靠89C51芯片的编程来实现，功能强大。同时时间计算的也非常准确，具备很强的实用性的。
本设计任务要求：
（1） 实时显示和定时控制显示；
（2） 定时断电保护；
（3） 完成对插座开关的控制；
（4） 写出详细的设计报告；
（5） 给出全部电路和源程序。
系统的硬件构成及要求
智能插座可以实现自动断电的功能， 其主要是采用取样电阻在电路中所起到的作用，电阻负载所在的电路上的电压在关机与开机两种状态下，当设定的时间值与所计时的时间值达到相等的时候，继电器便会断开的工作原理。当通过取样电阻的电压比设定的电压值大的时候，插座智能的判定此电器属于正常工作状态。当通过取样电阻的电压比设定的电压值小的时候，插座判断此用电器属待机状态，反复检测出此用电器属于待机状态后，插座将自动断开电源。本设计主要由以下几个部件组成：89C51单片机模块、插座控制模块、键盘输入和显示电路模块以及电源电路模块所构成。
系统使用的是LED1602屏来显示时间的完成，因为这样不仅可以减少单片机的端口数。同时如果该系统也满足了上述的要求则也可以大大的降低系统功能的损耗，从而也能起到一点环保的作用。通过单片机89C51的基本输入输出系统口来控制电路的时间和键盘，以及保证输入和掉电的存储。
电源部分：为了能够保证系统可以稳定的运行，由整流、滤波和集成稳压器组成来组成的。
图1 系统的原理框图
智能控制插座硬件设计
AT89C51单片机及引脚说明
AT89C51单片机
本系统选用89C51单片机为主控制器。89C51单片机是一款具有低功耗，超强抗干扰，加密性强，高抗静电（ESD保护）的小型8 位单片机。插座在启动完成以后， 主控制单片机经由电流检测电路模块时刻监测用电器使用的实时状况以和外部收到的指令， 通过对控制继电器电路模块的通路与断开来完成对电器的电源的开关控制，以此来使电源能够及时开关的作用。图3所示为89C51单片机及其引脚。
51单片机最小系统，它的概念就是指一个单片机自身能开始独立工作所需要的最基本的外部电路连接。具体是指VCC接电源，GND接地，接好晶振，连上RC复位电路，另外不要忘记EA脚接高电平。它包括单片机、晶振电路、复位电路。
51单片机最小系统介绍：
1.51单片机最小系统复位电路与电容相关的，它的极性电容C1的大小直接影响单片机的复位时间，所以一般采用10~30uF，是形成反比的关系，51单片机的容值越大需要的复位时间越短。
2.51单片机最小系统的晶振Y1也可以采用6MHz或者11.0592MHz，在正常工作的情况下可以采用更高频率的晶振，51单片机最小系统晶振的振荡频率直接影响单片机的处理速度，频率越大处理速度越快。单片机晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。
3.51单片机最小系统，其中起振电容还有C2、C3，一般采用15~33pF，选择时越靠近晶振的就会越好，晶振离单片机越近越好
单片机最小系统的结构图如图2所示：
图2 最小系统的结构图
部分引脚说明
89C51单片机的引脚P3.0～P3.7：它是带内部上拉的双向基本输入输出系统（I/0）的引脚。而且P3口的输出缓冲器能接收20mA的灌电流；P3口写入“高电平”后，内部则自动上拉，可用做为输入。同时P3口也是一种特殊的功能口，其功能见表1-1。P3口它也可做为闪速存储器编程和编程校验接收控制信号。
表1-1 P3口特殊功能
P3口引脚
特殊功能
P3.0
RXD（串行输入口）
P3.1
TXD（串行输出口）
引言 1
一. 系统的整体设计 2
（一） 功能要求 2
（二） 系统的硬件构成及要求 2
二. 智能控制插座硬件设计 3
（一） AT89C51单片机及引脚说明 3
1、AT89C51单片机 3
2、部分引脚说明 4
（二） 继电器控制模块 5
（三） 键盘控制 5
（四） 显示电路 6
三. 系统的软件设计 7
（一） 基本要求 7
（二） 定时程序设计流程图 7
四. 系统调试与测试结果分析 8
（一） 使用的仪器仪表 8
（二） 系统调试 9
（三） 调试结果 9
总结 11
致谢 12
参考文献 13
附录 14
（一） 系统实物图 14
（二） 原理图 15
（三） PCB图 16
（四） 元件清单 17
（五） 系统程序 18
引言
随着科学的发展与进步，我们国家的电子电力方面和一些电子元器件的发展都有了很大的进步，而电器越来越智能化已经成为人们逐渐习惯的形势了。智能插座技术的进步，从根本上解决了一些传统插座无法实现的要求，从而降低了各种弊端的出现。因此我们要充分利用如今这日新月异的科学进步技术、人才以及各种可利用的资源来逐步提高我们的生活质量水平和减少人们的一些身体伤害，也要增强人们的节能意识，为我们的子孙后代留一些为数不多的宝贵资源。
现在普通插座的要求已经不能满足人们的需求了，首先普通插座具有额定电流限制明显性，与本身功率比较大的一 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
些电器设备来说，使用普通的插座达到一定的长时间就容易导致普通插座开始变热甚至会将普通插座绝缘的外壳都会烧融掉。同时普通的插座容易产生接触不良的现象，这是因为我们平时使用时要不停反反复复的插拔电器以及在生产制造时的一些原因造成的，这样对我们的生活也会造成一定的干扰。还有我们平时用的普通插座是没有防止雷击的功能，这一点是很重要的，现在家里要是有小孩的在小朋友不小心将细小的金属片之类的东西放进插座中，那后果不堪设想。所以现在我们开始趋向于使用智能的插座。
智能定时插座就有了很多的优点。可以在没有人值守的时候,它自动进行着周期性的通断电源功能,从而控制电器设备的运行,这不仅可以延长电器的寿命使用时间而且还可以起到一个节能的作用，来降低一定的成本了。而现在人们使用智能插座较为普遍了。
智能插座的功能实现主要有单片机来控制，使得本次设计的插座实现灵活性和智能性的特点。单机片的智能型使得人们对它的研究更加投入，现如今，单集片的技术已经相当成熟，单机片的产品也大大增多，单机片以其低廉的成本与强大的功能使人们对它更是青睐有加！其次，该系统的人性化更是其最大的亮点，它能够显示出当前设备的工作状态。
系统的整体设计
功能要求
本设计制作的智能插座是由基于89C51单片机的控制电路模块、按键和LCD显示电路模块，电源电路模块所组成，所采用的电路模块非常简单，主要依靠89C51芯片的编程来实现，功能强大。同时时间计算的也非常准确，具备很强的实用性的。
本设计任务要求：
（1） 实时显示和定时控制显示；
（2） 定时断电保护；
（3） 完成对插座开关的控制；
（4） 写出详细的设计报告；
（5） 给出全部电路和源程序。
系统的硬件构成及要求
智能插座可以实现自动断电的功能， 其主要是采用取样电阻在电路中所起到的作用，电阻负载所在的电路上的电压在关机与开机两种状态下，当设定的时间值与所计时的时间值达到相等的时候，继电器便会断开的工作原理。当通过取样电阻的电压比设定的电压值大的时候，插座智能的判定此电器属于正常工作状态。当通过取样电阻的电压比设定的电压值小的时候，插座判断此用电器属待机状态，反复检测出此用电器属于待机状态后，插座将自动断开电源。本设计主要由以下几个部件组成：89C51单片机模块、插座控制模块、键盘输入和显示电路模块以及电源电路模块所构成。
系统使用的是LED1602屏来显示时间的完成，因为这样不仅可以减少单片机的端口数。同时如果该系统也满足了上述的要求则也可以大大的降低系统功能的损耗，从而也能起到一点环保的作用。通过单片机89C51的基本输入输出系统口来控制电路的时间和键盘，以及保证输入和掉电的存储。
电源部分：为了能够保证系统可以稳定的运行，由整流、滤波和集成稳压器组成来组成的。
图1 系统的原理框图
智能控制插座硬件设计
AT89C51单片机及引脚说明
AT89C51单片机
本系统选用89C51单片机为主控制器。89C51单片机是一款具有低功耗，超强抗干扰，加密性强，高抗静电（ESD保护）的小型8 位单片机。插座在启动完成以后， 主控制单片机经由电流检测电路模块时刻监测用电器使用的实时状况以和外部收到的指令， 通过对控制继电器电路模块的通路与断开来完成对电器的电源的开关控制，以此来使电源能够及时开关的作用。图3所示为89C51单片机及其引脚。
51单片机最小系统，它的概念就是指一个单片机自身能开始独立工作所需要的最基本的外部电路连接。具体是指VCC接电源，GND接地，接好晶振，连上RC复位电路，另外不要忘记EA脚接高电平。它包括单片机、晶振电路、复位电路。
51单片机最小系统介绍：
1.51单片机最小系统复位电路与电容相关的，它的极性电容C1的大小直接影响单片机的复位时间，所以一般采用10~30uF，是形成反比的关系，51单片机的容值越大需要的复位时间越短。
2.51单片机最小系统的晶振Y1也可以采用6MHz或者11.0592MHz，在正常工作的情况下可以采用更高频率的晶振，51单片机最小系统晶振的振荡频率直接影响单片机的处理速度，频率越大处理速度越快。单片机晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。
3.51单片机最小系统，其中起振电容还有C2、C3，一般采用15~33pF，选择时越靠近晶振的就会越好，晶振离单片机越近越好
单片机最小系统的结构图如图2所示：
图2 最小系统的结构图
部分引脚说明
89C51单片机的引脚P3.0～P3.7：它是带内部上拉的双向基本输入输出系统（I/0）的引脚。而且P3口的输出缓冲器能接收20mA的灌电流；P3口写入“高电平”后，内部则自动上拉，可用做为输入。同时P3口也是一种特殊的功能口，其功能见表1-1。P3口它也可做为闪速存储器编程和编程校验接收控制信号。
表1-1 P3口特殊功能
P3口引脚
特殊功能
P3.0
RXD（串行输入口）
P3.1
TXD（串行输出口）
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