完整版基于单片机的家庭电源管理系统毕业设计论文文档格式.docx

完整版基于单片机的家庭电源管理系统毕业设计论文文档格式.docx

《完整版基于单片机的家庭电源管理系统毕业设计论文文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《完整版基于单片机的家庭电源管理系统毕业设计论文文档格式.docx（34页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

专业：

自动化

班级、学号：

08电5108285018

指导教师：

甘良志

江苏师范大学教务处印制

摘要

本设计是基于单片机的家庭电源管理系统设计，由单片机AT89C52芯片、时钟芯片DS1302、键盘、LED数码管、继电器控制电路及漏电保护为核心构成一个可以由用户设定时间参数的家庭电源管理系统。

通过LED数码管显示实时时间；

用户可以通过键盘设置时间参数，当实时时间达到用户设定的时间参数的时候控制继电器动作，从而控制家用电器的接通或者关断；

另外系统具有漏电保护的功能。

设计内容包括电源、按键、实时显示、继电器控制以及漏电保护等几部分。

电源是由~220v经过变压器变压、整流与滤波、7805稳压模块，最后得到稳定的5v输出；

实时时间的显示是通过读取DS1302中的时间数据最后显示在数码管上；

继电器控制电路中的继电器采用5v继电器；

漏电保护主要包括：

检测元件（零序电流互感器）、中间环节（放大器、比较器）、执行元件（脱扣器）。

本设计可以使得家庭用电走向智能化，安全化，极大的方便用户的用电管理。

关键词：

AT89C52时钟芯片DS1302继电器漏电保护家用电器

Abstract

ThefamilypowermanagementsystemdesignisbasedonSingle-ChipMicrocomputer,AT89C52Single-ChipMicrocomputer,theclockbyDS1302chip,keyboard,LEDdigitaltube,relaycontrolcircuitandleakageprotectionasthecore,constituteacanbemadebyuserssettimeparameterfamilypowermanagementsystem.ThroughtheLEDdigitaldisplayreal-timetubetime,Theusercanthroughthekeyboardsetatimeparameters,whenreal-timetimereachinguserssettimeparameterstocontroltherelayaction,soastocontroloftheleakageprotection.

Designcontentincludingpowersupply,buttons,real-timedisplay,relaycontrolandleakageprotectionandseveralparts.By~220vpowersupplyisaftertransformervariablepressure,rectifierandfiltering,7805voltagestabilizingmodule,finallygetstable5voutput;

Real-timedisplayisthroughtimetoreadtheDS1302timedatashowedthatinthedigitaltubelast;

Relaycontrolcircuitoftherelaythe5vrelay;

Leakageprotectionmainlyinclude:

thetestcomponents（zerosequencecurrenttransformer）,theintermediatelink（amplifiers,comparator）,actuators（trippingdevice）.

ThisdesigncanmakefamilyUSESelectricitytointelligent,secure,greatconvenienceofpowerusermanagement.

Keywords:

AT89C52DS1302clockchiprelayleakageprotectionhouseholdappliances

摘要I

AbstractII

1概述1

1.1课题研究背景及意义1

1.2国内外研究现状2

1.3本论文的主要工作4

2硬件设计5

2.1系统框图5

2.2电源6

2.3最小系统72.4复位电路8

2.5键盘与显示9

2.6继电器控制电路102.7实时时钟DS1302142.8漏电保护电路17

2.9整体的电路图19

3软件设计203.1软件流程图20

3.2软件部分21

4总结32

致谢35

参考文献36元件清单37

1概述

1.1课题研究背景及意义

随着世界经济的发展，技术的进步，人们对于自身的生活追求也在发生着日新月异的变化，总体的趋势是越来越追求高度信息化、智能化与安全化。

人们渴望便捷的生活空间，渴望智能化的生活模式，无论是现今的电子技术，还是机械产品都在为了满足人们的这种需求而不懈努力，一次又一次的技术革命，一个又一个的创新成就，无不诉说着人类智慧的光芒。

而推动这一切的“幕后黑手”正是人们的这种渴望，这种需求。

人们对于速度的需求，使得人们不再满足于自身的脚步，于是有了马这种交通工具，同样是由于人们对于速度的需求，渐渐有了蒸汽机，柴油机，有了火车，骑车，轮船，飞机……使得人们的速度越来越快，交通便捷性也越来越高。

我国经历了改革开放30多年，获得了非常巨大的经济成就，GDP增长速度居于世界前列，经济总量也已经跃居世界第二，仅次于美国。

人们的生活水平发生了很大的变化，收入也在不断增加，对于生活便捷性的需求也越发强烈。

步入21世纪的中国人民对于智能化的家庭生活空间极为渴求，因为这种智能化带来的是更加便捷，更加舒适也更加人性化的生活模式，满足人们各种各样的新的需求，例如：

人们希望在下班回到家之前空调已经调节好室内的温度，电饭煲煮好饭，热水器准备好洗澡的热水，用户可以通过手机或者其他的信息终端实现对家用电器的控制，并将控制结果发送到用户终端以帮助用户确认操作结果。

无论是普通的灯具，还是电冰箱、空调、热水器、电饭煲、洗衣机这样的家用电器都可以实现很好的控制。

家用电器的使用也将变得越来越安全化，安全性对于人们来说一直是最重要的，也是每一个设计必须要考虑的最根本问题之一，智能化的生活空间将安全性也放在了一个十分重要的位置，通过多种手段实现安全保障，除了对于电路的保护还有对于家庭财产的保护，对于电路的保护已经比较成熟，有很多产品可以直接选择；

对于财产的保护则是现今很多公司对于家庭智能化技术的一个追捧方向，他们尝试着各种方法去实现实时监测，异常报警，重要数据保存……很多情况下都是不需要人为控制即可以完成特定功能的。

例如：

短路保护，漏电保护，过流保护，视频监测，自动报警设备……

另外，我国实行峰谷用电政策[1,2]，目前在不同的地区对峰谷用电价有不同的规定，也有地区试实行阶梯电价的，但是总体趋势是：

对于低谷用电计较低电价，对于高峰用电计较高电价，电价关系到国计民生，是老百姓最为关心的物价指数之一，无论是生产还是生活都离不开用电，所以通过控制家用电器更多地在低谷用电时间工作可以帮助人们降低用电成本，减少生活支出，这将会是一项非常有意义的工作。

1.2国内外研究现状

家庭电源管理系统隶属于家居智能化系统[3,4]，在研究家庭电源管理系统时不得不提到家居智能化系统。

家居智能化这个概念起源于上世纪70年代的美国，之后，传播到了欧洲、日本等地并且得到了极大的发展。

在国内，这个概念推广比较晚，大约在90年代末家居智能化系统才开始进入国内，但发展速度惊人。

家居智能化系统是由现代电子技术、通信技术及自动化技术相结合的产物。

它能够自动控制和管理家电设备，对家庭环境的安全性进行监控和报警，并且能为用户提供更加安全舒适、高效便捷的生活学习及工作环境[5]。

国外发展现状：

在智能化家居的研发方面，美国以及一些欧洲的国家一直都处于领先地位。

并且近年来，美国的微软公司以及摩托罗拉公司等为首的一大批国外的知名企业，都先后跻身于智能家居系统的研发中。

微软公司的“梦幻之家”、摩托罗拉公司的“居所之门”、IBM公司的“家庭主任”等。

另外，日、韩、新等国的企业也纷纷致力家居智能化的研发，对家居市场跃跃欲试。

目前市场上的智能家居控制系统主要有：

（1）美国，X-10系统，采用集中控制方式的实现，其功能较为强大，与其他家居控制系统比较起来相对简单。

它使用原有的家庭电力线，不需要额外的布线，这也是这套系统最大优势之处。

（2）德国，EIB系统，采用预埋布线以及中央控制的方式实现控制功能。

但是由于工程复杂严苛，价格又比较高，所以一直没有打开国内的市场。

（3）新加坡，8X系统，采用预处理总线、集中控制的方式来实现控制功能。

此套系统较为成熟，而且比较适合中国国情。

但是由于系统架构、灵活性以及产品的价格等方面都还难以达到要求，因此目前在国内还应用较少[5]。

国内发展现状：

我国在智能家居领域相对于国外来说起步较晚，还没有形成一定国家标准。

目前主要依靠国外公司的一些技术，但是也有一些国内企业推出自己的产品，比如：

（1）海尔，“e家族”：

该系列以海尔电脑为控制中心，将各种家电作为终端设备，海尔公司在技术上同微软公司合作，利用微软公司的WindowsMe技术，使“e家族”产品系列已具雏形。

（2）清华同方，“e-home数字家园”：

该控制系统是针对中国家庭设计的，遵循国际上的技术标准，并且采用嵌入式软件、硬件技术。

产品以功能模块的开发为主，且基于国外成熟的智能家居控制系统的标准之上。

该控制系统主要有以下三个部分：

系列A：

适用高档住宅区，遵循EIB协议的产品。

系列B：

适用中档住宅区，遵循X-10协议的产品。

易家三代：

配电箱采用集中安装式的家庭控制产品。

国内主要软、硬件机构都在积极的研制和开发更为符合市场需求的智能家居设备和产品，以解决目前智能化家居产品使用复杂、实用性差以及价格过于昂贵等缺点，技术创新也逐步向国际上先进水平靠拢，这样的未来很值得期待[5]。

发展趋势：

近年来，随着房地产业的发展，国内智能家居领域获得了发展的良好机遇。

而且中国人口众多，在城市住宅方面也多选择密集型的住宅小区，经过哥本哈根会议[9]，我国更加明确了节能减排的目标，这就使得住宅智能化越发凸显出了其合理规划、最大限度的节约能源的优势。

“智能化家居”必在“智能化住宅”的框架下形成一个新型IT产业，而这一切必将对未来我国房地产的健康发展起着深远的影响。

有一项调查显示，在住宅的智能化控制系统中，需求量最大的是紧急呼叫系统，有将近50％购房者认为这个是必备的设施；

其次是门禁系统；

其后是计算机网络系统、三表抄送系统和对家电综合控制系统等[6,7]。

智能家居可以归纳为一种家用设备的互连和控制的网络，互连满足人们数据通信的需求，控制体现家居的智能化[8]。

家庭电源管理系统研究的是家用电器的控制方法，使其达到智能化水平，是智能化家居系统中不可或缺的一部分。

对于家庭电源管理系统的研究可以更进一步的服务于智能化家居系统，而且这也将是一个