智能插座开题报告

科研训练报告

姓 名： 黎俞池 专 业 年 级： 08光测（2）班 学 号： 3108002435 指 导 教 师： 刘伟 时 间： 2012 年 2 月 25 日

一、 本设计课题背景和意义

随着科学技术的进步，家用电器及办公用电设备的普及度越来越大，技术含量也越来越高，加之随人们收入的提高，家用电器使用到越来越多的方面去了。因而用到的电能分配要求也越来越高。同时各种电器在方便人们的生活的同时，也存在安全隐患，导致引起火灾。据公安和消防部门有关资料显示，全国平均每天发生火灾358起，其中电器火灾占30%以上，其主要原因是超负荷、短路、电弧等。事故的发生与家用电器的插座密切相关。因此，研制出当家用电器出现安全隐患之时能及时切断电源的智能插座至关重要。

现如今市场的绝大多数出插座都不具备任何智能功能，极少所谓的“智能插座”也只是具备定时通断功能，而无法对非正常状况进行监测与断电控制，不具备真正的智能功能，并且性价比也不高。现有的插座已经不能适应各方面的需要，功能新颖的插座有着强大的市场需求。为此，我们将研究一种新型智能插座具有重要意义。本设计作品属于计量型智能插座。插座功能类似于单相多功能电表。设计思想为设计以微功耗单片机89C51为信息处理核心配有按键和LCD显示屏的智能插座。插座具有累计电量、计算有功、温度检测、过载保护、定时通断、自动报警、状态提示等智能功能。

二、本设计课题的主要设计内容、预期设计结果和拟解决的关键问题

主要设计内容：电子智能插座硬件系统由状态检测模块、单片机系统模块、电

源模块、硬件时钟模块等组成。其中状态检测模块包括三个部分：温度检测、电 压检测、电流检测。电子智能插座软件系统采用模块化设计结构，主要有信号采 集和处理模块、键盘管理模块。LCD显示模块、定时模块和插座继电器动作控制 模块。电子智能插座的外形设计等。 设计框图如下图：

温度计检测模块 电压检测模块 电流检测模块 A D 转换 89C52 单片机 按键 LCD显示屏 通断控制电路 电源模块

各模块作简单介绍： 1、电源模块

因电路需要直流电压供应，一般晶管放大电路需要正负12V，单片机需要5V电压。因而需要设计电源从220V电压的家庭用电转化为直流电源供电路工作。主要需考虑的是输出电压的稳定性和功耗。初步考虑使用整流电桥电路或者阻容降压电路。电路图分别如下。

整流电桥及稳压直流电路

阻容降压电路

2、电压和电流检测模块

电压和电流的检测相对简单。电路分别如下图：其中电流的测量也可以用电流互感器测量。

电压信号采集与调理图

电流信号采集与调理图

3、温度检测模块

温度检测可选用数字温度传感器或者直接使用数字温度传感器。 4、AD转换及单片机模块

此部分电路主要实现对采集的电压、电流及温度信号转换成数字信号，并通过单片机对其计算处理从而能在LCD上显示数据，并且控制继电器通断以达到限制功率安全保护的功能。初步选用STC89C52单片机及其组成的电路。 5、软件模块

程序设计采用模块化结构，主要有信号采集和处理模块、键盘管理模块、LCD显示模块、定时模块和插座动作控制模块。插座上电后，系统进行初始化。初始化程序主要完成对单片机专用寄存器的设定，单片机工作方式及各端口的工作状态的设置。系统初始化之后进入主循环，进行状态检测，即温度、电流、

电压检测，并在LCD上显示检测结果。当单片机得到的温度信号、电流信号或电压信号超过一定的限度，单片机会立即通过蜂鸣器和LCD报警，并控制继电器切断负载回路。此外，若用户开启节能功能，当电流值小于某一规定值时，单片机将进入休眠模式节电。主程序流程图如下图所示。

主程序流程图

预期设计结果：电子智能插座将实现对用电设备的全面监控。这种插座具有累

计电量、计算有功、温度检测、过载保护、定时通断、自动报警、状态提示等智 能功能。可用于空调、冰箱、及微波炉等家用电器的监控，也可以作为教学用的 测量仪器。同时也适宜家庭，出租屋，办公室，实验室等环境使用。

拟解决的关键问题：电子智能插座的各硬件模块及软件模块设计，及其外形

设计。

三、设计工作步骤

1.选好课题，对其可行性、经济性等进行分析。

2.收集查阅各类相关资料，列出相应的各种方案措施，进行分析比较，选出最佳的 系统设计方案。

3.进行硬件系统的设计，并对各硬件模块做相应的测试，最后把其组装起来。 4.进行软件系统的设计，结合已经完成的硬件系统进行调试。 5.在硬件系统完成后可开始着手对电子智能开关的外形进行设计。 6.做出最终产品。

四、设计工作的总体安排及进度

第1周； 搜集资料，撰写开题报告。 第2周： 确定系统方案采购电子元器件。 第3-6周： 硬件系统设计及其测试组装。 第7-10周：软件系统设计 第11-12周：整体调试验收。

第13周：整理毕业论文，准备毕业答辩。

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