基于zigbee的智能插座设计(附件)【字数：12094】
日期 插座作为用电器的附属品，在日常生活中随处可见，各种智能家居进入家中，智能插座却是不可缺少的。本论文将利用单片机STC12C52A60S2作为系统微控制器，结合ZigBee模块、继电器、电压传感器、电流传感器等器件完成相关功能。论文设计是由下位机通过电流、电压传感器分别采集电流值、电压值后，将所采集的数据经ZigBee模块无线发送给上位机。上位机通过ZigBee模块无线接收技术，将传送过来的相关数值，显示在LCD1602显示屏上。再通过按键，其中一个按键可一键关闭智能插座的电源，三个按键用来设置时间、功率阈值。这时上位机通过监测并采集的功率，当功率小于阈值时，绿灯常亮；大于设定阈值时，则蜂鸣器报警，同时红灯亮，并控制下位机的继电器切断插座的电源，起到保护作用。
【KEY WORD】: Smart sockets， ZigBee，Upper computer，sensors 目 录
一、 前言 1
(一) 课题背景及意义 1
(二) 国内智能插座的现状 1
(三) 论文内容安排 2
二、方案设计 3
(一) 设计要求 3
(二) 模块选型 4
1.单片机选型 4
2.电压传感器选型 4
3.电流传感器选型 5
4.显示器选型 5
(三)系统总方案设计 6
三、硬件模块设计 7
(一)主控制电路设计 7
1.MCU 51单片机介绍 7
2.单片机电源电路介绍 8
3.单片机晶振电路介绍 9
(二) 电压传感器介绍 10
(三) 电流传感器介绍 11
(四)继电器介绍 12
(五)液晶屏介绍 13
(六) 按键设置介绍 14
(七) 报警电路介绍 15
1.异常报警提示 15
2.蜂鸣器报警电路 16
(八) 时钟芯片介绍 17
(九) ZigBee技术及模块的介绍 18
1.ZigBee无线传感技术的起源 18
2.ZigBee *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
网络三种逻辑设备类型 18
3.ZigBee网络拓扑结构 19
四、 软件设计 21
(一) 主程序流程图介绍 21
(二) 模数转换软件实现方案介绍 22
(三) 液晶的软件实现方案介绍 23
(四) ZigBee软件实现方案介绍 24
(五) 独立按键软件方案介绍 25
五、系统调试 26
(一)系统功能初步调试介绍 26
(二)硬件焊接介绍 27
(三)软件调试介绍 28
总 结 29
致 谢 30
参考文献 31
附 录 32 一、前言
（一） 课题背景及意义
在当今，人们生活水平随着社会的快速发展也在不断的提高，对于智能家居的理念也在一步一步的加深，智能家电也正在走向我们的大家庭。插座在家居领域、商业乃至工业有着广泛的作用，随处可见。以前一个插座控制一个电器是正常的，如今一个插座控制多个电器也是常见的，这样就会引起插座所承受功率过大，很容易造成插座及用电器短路、烧毁，甚至很有可能引起电器起火，从而引起火灾，造成不可估量的后果。在如今市场中，插座基本还是以传统的插座为主，而传统的插座使用寿命短，容易出现安全隐患。
如何让人们方便安全使用插座变得非常敏感，很多科技工作着力对智能插座展开热烈的研究。及时检测插座负载功率、避免功率过大而造成威胁成为他们高度关注的话题。市面上的智能插座一般智能在本地检测，有时候主人不在家不能及时发现，由此提出一种基于ZigBee模块的智能插座。
基于ZigBee模块的智能插座技术，它主要是能够随时采集电器所用的电压值和电流值，并通过ZigBee的智能插座进行无线传输，上位机能够无线接收相关数值并及时的处理和显示，方便户主及时获取插座负载功率，如果功率一旦过大，那么就会立马发出报警提示，同时将切断插座的电源。这样能够大大减少插座因功率过大而发生安全事故，保证家居生活环境的安全性，保证人身安全以及财产不受侵犯。从而让整个家庭更安全、更放心、更节能。
（二）国内智能插座的现状
在国内，智能插座可以说是在智能家居系统中承担着非常重要的任务，它几乎控制着家中所有电器的供电源。随着社会的进步，市场上也出现了一些智能插座，他们主要是通过Bluetooth(蓝牙)、Wifi、Zigbee协议等方式来与手机中特定的App进行联动，这样就成功的实现了远程开关、定时开启、语音操控、电量查询等功能。
基于WiFi 控制的智能插座设计通过手机WIFI 进行室内插座的遥控能够方便人们随时控制插座，具有传输速度最快、成本较低。但这种智能插座功耗较大，WIFI所连接的设备有限，若把所有产品都连上的WIFI，如手机、电脑、电视和其他开关插座等，其信号稳定性将变差，不便于联网控制，从而不能随时检测负载功率，所有它不能随时起到安全的保障。
基于蓝牙技术协议的智能插座较复杂，其功耗高，成本高，传输范围有限，一般有效的范围在10米左右，抵抗外界干扰弱、安全隐患大，所以并不太适用于要求低成本、低功耗家庭智能用电网络。
基于ZigBee 控制的智能插座设计，其利用ZigBee技术特点，完全可以解决上面功耗过大、传输稳定性差、范围有限等缺点，并且基于ZigBee的智能插座还可以实时的对家庭用电进行检测与管理，为我们家庭安全用电提供更高效、更智能的保障。
由此可见基于zigbee的智能插座在其中扮演着很重要的角色，因为其支持Zigbee版协议，比WiFi连接更加便捷和稳定，尤其是在实用和贴心的功能上更能体现，比如当给手机充满电，插座可以自动断电，防止电池过度充电，而WiFi版的却很难做到。比蓝牙有效范围更广，信号更稳定，大大增加了人们生活的便捷及安全。
（三）论文内容安排
本论文智能插座的内容安排共有6章。
第一章：介绍选题的背景、意义和国内发展情况。
第二章：方案设计，包括特定要求、模块比较和方案设计。
第三章：模块设计，包括模块的原理、原理图的设计。
第四章：软件设计，包括主要程序的介绍，以及每个模块的软件程序流程的介绍。
【KEY WORD】: Smart sockets， ZigBee，Upper computer，sensors 目 录
一、 前言 1
(一) 课题背景及意义 1
(二) 国内智能插座的现状 1
(三) 论文内容安排 2
二、方案设计 3
(一) 设计要求 3
(二) 模块选型 4
1.单片机选型 4
2.电压传感器选型 4
3.电流传感器选型 5
4.显示器选型 5
(三)系统总方案设计 6
三、硬件模块设计 7
(一)主控制电路设计 7
1.MCU 51单片机介绍 7
2.单片机电源电路介绍 8
3.单片机晶振电路介绍 9
(二) 电压传感器介绍 10
(三) 电流传感器介绍 11
(四)继电器介绍 12
(五)液晶屏介绍 13
(六) 按键设置介绍 14
(七) 报警电路介绍 15
1.异常报警提示 15
2.蜂鸣器报警电路 16
(八) 时钟芯片介绍 17
(九) ZigBee技术及模块的介绍 18
1.ZigBee无线传感技术的起源 18
2.ZigBee *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
网络三种逻辑设备类型 18
3.ZigBee网络拓扑结构 19
四、 软件设计 21
(一) 主程序流程图介绍 21
(二) 模数转换软件实现方案介绍 22
(三) 液晶的软件实现方案介绍 23
(四) ZigBee软件实现方案介绍 24
(五) 独立按键软件方案介绍 25
五、系统调试 26
(一)系统功能初步调试介绍 26
(二)硬件焊接介绍 27
(三)软件调试介绍 28
总 结 29
致 谢 30
参考文献 31
附 录 32 一、前言
（一） 课题背景及意义
在当今，人们生活水平随着社会的快速发展也在不断的提高，对于智能家居的理念也在一步一步的加深，智能家电也正在走向我们的大家庭。插座在家居领域、商业乃至工业有着广泛的作用，随处可见。以前一个插座控制一个电器是正常的，如今一个插座控制多个电器也是常见的，这样就会引起插座所承受功率过大，很容易造成插座及用电器短路、烧毁，甚至很有可能引起电器起火，从而引起火灾，造成不可估量的后果。在如今市场中，插座基本还是以传统的插座为主，而传统的插座使用寿命短，容易出现安全隐患。
如何让人们方便安全使用插座变得非常敏感，很多科技工作着力对智能插座展开热烈的研究。及时检测插座负载功率、避免功率过大而造成威胁成为他们高度关注的话题。市面上的智能插座一般智能在本地检测，有时候主人不在家不能及时发现，由此提出一种基于ZigBee模块的智能插座。
基于ZigBee模块的智能插座技术，它主要是能够随时采集电器所用的电压值和电流值，并通过ZigBee的智能插座进行无线传输，上位机能够无线接收相关数值并及时的处理和显示，方便户主及时获取插座负载功率，如果功率一旦过大，那么就会立马发出报警提示，同时将切断插座的电源。这样能够大大减少插座因功率过大而发生安全事故，保证家居生活环境的安全性，保证人身安全以及财产不受侵犯。从而让整个家庭更安全、更放心、更节能。
（二）国内智能插座的现状
在国内，智能插座可以说是在智能家居系统中承担着非常重要的任务，它几乎控制着家中所有电器的供电源。随着社会的进步，市场上也出现了一些智能插座，他们主要是通过Bluetooth(蓝牙)、Wifi、Zigbee协议等方式来与手机中特定的App进行联动，这样就成功的实现了远程开关、定时开启、语音操控、电量查询等功能。
基于WiFi 控制的智能插座设计通过手机WIFI 进行室内插座的遥控能够方便人们随时控制插座，具有传输速度最快、成本较低。但这种智能插座功耗较大，WIFI所连接的设备有限，若把所有产品都连上的WIFI，如手机、电脑、电视和其他开关插座等，其信号稳定性将变差，不便于联网控制，从而不能随时检测负载功率，所有它不能随时起到安全的保障。
基于蓝牙技术协议的智能插座较复杂，其功耗高，成本高，传输范围有限，一般有效的范围在10米左右，抵抗外界干扰弱、安全隐患大，所以并不太适用于要求低成本、低功耗家庭智能用电网络。
基于ZigBee 控制的智能插座设计，其利用ZigBee技术特点，完全可以解决上面功耗过大、传输稳定性差、范围有限等缺点，并且基于ZigBee的智能插座还可以实时的对家庭用电进行检测与管理，为我们家庭安全用电提供更高效、更智能的保障。
由此可见基于zigbee的智能插座在其中扮演着很重要的角色，因为其支持Zigbee版协议，比WiFi连接更加便捷和稳定，尤其是在实用和贴心的功能上更能体现，比如当给手机充满电，插座可以自动断电，防止电池过度充电，而WiFi版的却很难做到。比蓝牙有效范围更广，信号更稳定，大大增加了人们生活的便捷及安全。
（三）论文内容安排
本论文智能插座的内容安排共有6章。
第一章：介绍选题的背景、意义和国内发展情况。
第二章：方案设计，包括特定要求、模块比较和方案设计。
第三章：模块设计，包括模块的原理、原理图的设计。
第四章：软件设计，包括主要程序的介绍，以及每个模块的软件程序流程的介绍。
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