基于单片机智能温控万用插座挑战杯.docx

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基于单片机智能温控万用插座挑战杯

序号：

编码：

第九届“挑战杯”

河南省大学生课外学术科技作品竞赛

作品申报书

作品名称：

智能温控万用插座

学校全称：

个人申报者姓名

（集体名称）：

类别：

□自然科学类学术论文

□哲学社会科学类社会调查报告和学术论文

□科技制作

■小发明创造

说明

1、申报者应在认真阅读此说明各项内容后按要求详细填写。

2、申报者在填写申报作品情况时只需根据个人项目或集体项目填写A1或A2表，根据作品类别（自然科学类学术论文、哲学社会科学类社会调查报告和学术论文、科技发明制作）分别填写B1、B2或B3表。

所有申报者可根据情况填写C表。

3、表内项目填写时一律打印，此申报书可复制。

4、序号由第九届“挑战杯”河南省大学生课外学术科技作品竞赛指导委员会填写，编码由各高校根据《第九届“挑战杯”河南省大学生课外学术科技作品竞赛作品申报书编码说明》填写。

5、学术论文、社会调查报告及所附的有关材料必须是中文（若是外文，请附中文本），请以4号仿宋体打印在A4纸上，附于申报书后；学术论文及有关材料在8000字以内，社会调查报告在15000字以内（文章版面尺寸14.5cm×22cm左右）。

6、科技发明制作类作品必须要有1000字以内的作品说明，并附有研究报告、图表、曲线、试验数据、原理结构图、外观图或照片，也可附鉴定证书和应用证书等，打印或粘贴到申报书后。

7、各高校通过初评的作品（数量参照“作品数额分配方案”）各一式两份在规定时间内报第七届“挑战杯”竞赛指导委员会办公室（团省委学校部）。

8、作品申报书由各高校竞赛组织协调机构统一寄送，同时报送电子版。

9、其他参赛事宜请向本校竞赛组织协调机构咨询。

10、寄送地址：

共青团河南省委学校部（郑州市金水路17号）

联系人：

曹政赵杰肖继东

联系电话：

（0371）65904813、65866849

邮政编码：

450003电子信箱：

hntswxxb@

第六、七位为同一类作品、同一学校内顺序号。

有效编码自“01”始至“10”止。

第八位为参赛作品作者的学历层次。

其中，“A”指大专学历，“B”指大学本科学历，“C”指硕士研究生学历，“D”指博士研究生学历。

A1．申报者情况（个人项目）

说明：

1．必须由申报者本人按要求填写，申报者情况栏内必须填写个人作品的

第一作者（承担申报作品60%以上的工作者）；

2．本表中的学籍管理部门盖章视为对申报者情况的确认。

姓名

性别

出生年月

申报者情况

学校全称

专业

现学历

大专

年级

09级

学制

3年

入学时间

2009、9

作品全称

智能温控万用插座

毕业论文题目

通讯地址

邮政编码

办公电话

常住地

通讯地址

邮政编码

住宅电话

合

作者

情况

姓名

性别

年龄

学历

所在单位

资

格

认

定

学校学籍管理部门意见

是否为2011年7月1日前正式注册在校的全日制非成人教育、非在职的各类高等学校学生（含专科生、本科生和研究生）。

■是□否

若是，其学号为：

0503090106

（部门盖章）

年月日

院系负责人或导师意见

本作品是否为课外学术科技或社会实践活动成果。

□是■否

负责人签名：

年月日

B3．申报作品情况（科技发明制作）

说明：

1．必须由申报者本人填写；

2．本部分中的科研管理部门盖章视为对申报者所填内容的确认；

3．本表必须要有1000字以内的作品说明，并附有研究报告、图表、曲线、试验数据、原理结构图、外观图或照片，也可附鉴定证书和应用证书等，打印或粘贴到申报书后。

4．作品分类请按照作品发明点或创新点所在类别填报。

作品全称

智能温控万用插座

作品分类

（B）．机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控制、工程、交通、建筑等）

B．信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等）

C．数理（包括数学、物理、地球与空间科学等）

D．生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健康、卫生、食品等）

E．能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化工、生态、环保等）

作品设计、发明的目的和基本思路

在日常生活中，许多的价格比较昂贵、性能好的电子产品上都用到了温度控制装置,比如空调等，但对于一般贫民家庭只能用一般的电子产品，而那些产品上面一般都没有温度控制装置，大二我们开设了单片机课程，从中懂得了能利用单片机来控制温度，于是想发明一种这样的插座，无论插到上面的电器是什么，只要想控制温度，找它就行。

创新点、技术关键和主要技术指标

利用了单片机技术，温度传感技术，同时可以在广大劳动人民家庭中普遍使用，它可以控制电风扇，无论是多么晚只要设定个温度，达到那个温度就停，无论多么早，达到那个温度就停，可以控制开水电锅，人无论在不在，只要烧开就电锅就断电。

作品的科学性先进性（必须说明与现有技术相比、该作品是否具有突出的实质性技术特点和显著进步。

请提供技术性分析说明和参考文献资料）

本作品有两个比较好的特点：

一、比较节能，在夏天时，我们普通大众家庭，一般使用台式电扇在夜晚时，而又不知道什么时候温度降下去，要是设置为一小时，还没到一小时温度可能就凉了，这时比较容易感冒，同时浪费电，要是一小时后温度还很高，会影响我们的睡眠质量，这时如果插在这个插座上面，你设定一个适宜的温度，无论早晚，只要达到那个温度，插座就会自动断电电风扇就会停止运转。

二、适用面比较广，同时实用。

你可以用在电饭锅、电风扇电脑散热等很多方面，这对于买不起高档电器的家庭是一个不错的选择，同时它是由单片机控制的，比较的智能化。

作品在何时、何地、何种机构举行的评审、鉴定、评比、展示等活动中获奖及鉴定结果

无

作品所处

阶段

（A）A实验室阶段B中试阶段C生产阶段

D（自填）

技术转让方式

无

作品可展示的形式

■实物、产品□模型□图纸□磁盘

□现场演示□图片□录像□样品

使用说明及该作品的技术特点和优势，提供该作品的适应范围及推广前景的技术性说明及市场分析和经济效益预测

用按键来设定温度，同时需要直流五伏电源供电，比较的实用，节约能源，同时可以有多方面用途，比较适合广大劳动人民，可以批量生产。

专利申报情况

□提出专利申报

申报号

申报日期年月日

□已获专利权批准

批准号

批准日期年月日

■未提出专利申请

科研管理部门盖章

年月日

节能/智能/环保/安全插座/插座独家专利技术：

已经获得国家专利局的授权。

节能高手，完全自动化的插座，彻底消除电器的待机能耗，消除您工作、家庭场所的安全隐患。

智能、节能：

只要开启或关闭电脑主机（电视机），相关的显示器、打印机、音箱、上网的modem等（机顶盒、影碟机、家庭影院等）就会相应自动开启或关闭。

插座在电脑主机（电视机）关闭后会自动将总电源完全切断，使插座上的所有电器完全脱离待机的状态。

每人每天因此省下一度电，世界就会节省可观的资源，我们的天空就会变得更加蔚蓝，空气更加清新。

安全、灵活：

电器脱离了待机状态后，就不会担心因此长期的待机造成过热产生火灾隐患，并且延长了寿命。

插座可以根据需要灵活独立切换个别插孔受控制或不受控制。

性价比高：

该款插座是专为台式电脑及电视机开发设计的，也就是完全适合这两种设备配套使用。

六个万能插孔设计，适合各国规格的插头，可以接入更多的设备。

适合商用或家用。

质量优良：

铜片采用优质的磷铜片，优良的弹性保证接触的紧密和良好的导电性；外壳及配件采用高档阻燃材料一次成型，保证阻燃级别完全达到UL94V0（就是无法用明火点燃）。

适用范围：

1、市面上所有的家用和商用台式电脑。

2、电视机及周边设备（机顶盒、影碟机、家庭影院等）。

新闻链接：

 节能小常识能源是实现经济、社会、环境可持续发展的重要保障，也是人类赖以生存的基础。

降低待机能耗不仅意味着消费者节省用电开支，更直接减少了能源浪费和环保压力。

因而，降低待机能耗已不仅仅是电器消费问题，更成为全球关注、影响深远的可持续发展问题。

中国节能产品认证中心：

“在我国仅彩电一项的待机能耗就相当于我们国家几个大型火力发电厂的发电总额”。

从国外网站传来消息，电脑待机状态消耗电量惊人！

电脑不用时最好不要保持待机状态。

关掉待机的电脑，对提高全球的能源利用效率有极大帮助。

根据CNN报道，最近一份由加拿大滑铁卢大学（UniversityofWaterloo）提出的报告指出，最新的电脑如果拥有省电功能，每小时待机耗电约35瓦，约比一个一般亮度的灯泡稍高，虽然对个人影响不大，但若全球所有的PC长时间不使用时关机，并且不维持在待机状态，每小时可以省下的电量将非常惊人。

根据上海市节能协会的测算，普通电源插座在无任何负载时的本身功耗为1.9W，电脑显示器不使用时的电源功耗为30W，而主机在关机时的电源功耗为4.81W，打印机的功耗为12W，扫描仪的功耗为13W，电视机的功耗为15W。

也就是说，一个电源插座的能耗为16644W/年，一台电脑的能耗为304935.6W/年，一台电视机的能耗为131400W/年。

以0.5元/度的电费计，电源插座、电脑、电视机将分别多支付8.3元/年、152.47元/年、65.7元/年的电费。

据测定，电器设备在待机状态下耗电一般为其开机功率的10%左右，家里的电视、空调、音响、电脑、微波炉、饮水机、电热水器等的待机能耗加在一起，相当于开一只30至50瓦的长明灯！

毕竟这些浪费的功耗都要变成热量，让夏天屋子里更热，还要消耗空调来制冷，造成双重损失。

而且电器处于长期的待机工作状态下，会容易失灵，严重的还会因电器过热发生火灾

C.当前国内外同类课题研究水平概述

说明：

1.申报者可根据作品类别和情况填写；

D.推荐者情况及对作品的说明

说明：

1．由推荐者本人填写；

2．推荐者必须具有高级专业技术职称，并是与申报作品相同或

相关领域的专家学者或专业技术人员（教研组集体）推荐亦可；

3．推荐者填写此部分，即视为同意推荐；

4．推荐者所在单位盖章仅被视为对推荐者身份的确认。

推荐者情况

姓名

性别

年龄

职称

工作单位

通讯地址

邮编

单位电话

住宅电话

手机

推荐者所在

单位盖章

（盖章）

年月日

请对申报者申报情况的真实性作出阐述

请对作品的意义、技术水平、适用范围及推广前景作出您的评价

其它说明

推

荐

者

情

况

姓名

性别

年龄

职称

工作单位

通讯地址

邮编

单位电话

住宅电话

手机

推荐者所在

单位盖章

（盖章）

年月日

请对申报者申报情况的真实性作出阐述

请对作品的意义、技术水平、适用范围及推广前景作出您的评价

其它说明

学校组织协调机构确认并盖章

（团委代章）

年月日

学校确认盖章

（学校行政公章）

年月日

省指导委员会资格和形式审查意见

□合格

□不合格

审查人（签名）

负责人（签名）

年月日

E．省评审委员会评审意见

预

审

意

见

评委（签名）：

负责人（签名）：

年月日

终

审

意

见

评委（签名）：

负责人（签名）：

年月日

学术论文、社会调查报告（附件）打印或粘贴处

硬件结构与工作原理

注释：

1：

DS18B20技术性能描述

1.1独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。

1.2测温范围－55℃～＋125℃，固有测温分辨率0.5℃。

1.3支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现多点测温

1.4工作电源:

3~5V/DC

2：

DS18B20温度的读取

DS18B20在出厂时已配置为12位，读取温度时共读取16位，所以把后11位的2进制转化为10进制后在乘以0.0625便为所测的温度，还需要判断正负。

前5个数字为符号位，当前5位为1时，读取的温度为负数；当前5位为0时，读取的温度为正数。

16位数字摆放是从低位到高位。

测温原理：

低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，为计数器提供一频率稳定的计数脉冲。

高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变，很敏感的振荡器，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入，为计数器2提供一个频率随温度变化的计数脉冲。

图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量。

计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55℃所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。

减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。

斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值。

1系统硬件结构

该仿真采用AT89C52单片机为中心控制芯片。

AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS8位单片机，片内含8Kbytes的可反复擦写的PEROM和256bytes的RAM以及通用8位中央处理器和Flash存储单元。

AT89C52功能强大，可充分满足该控制器存储等各方面的需求。

AT89C52功能简述：

AT89C52提供以下标准功能：

8K字节Flash闪速存储器，256字节内部RAM，32个I/O口线，3个16位定时器/计时器，一个6位向量级中断结构，一个全双工串通信口，片内振荡器及时钟电路。

同时，AT89C52可降至０Ｈｚ的静态逻辑操作，并支持两种软件的可选节电工作方式：

空闲方式停止ＣＰＵ的工作，但允许RAM的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。

AT89C52的极限参数：

工作温度．．．．．．．．．．．．．．．．．．－55℃～＋125℃　　

储藏温度．．．．．．．．．．．．．．．．．．－65℃～＋150℃

任一引脚对地电压．．．．．．．．．．－1ｖ～＋7ｖ

最高工作电压．．．．．．．．．．．．．．．6.6ｖ

直流输出电流．．．．．．．．．．．．．．．15ｍＡ

3.2温度监测及控制电路

3.2.1温度采集装置：

采用串行数字温度传感器DS18B20芯片使其换成脉冲信号，送到89C52的I/O口（编程为计数器工作模式），通过测量输出脉冲频率的大小来换算成温度高低信号。

图4.DS18B20引脚图

注释：

1：

DS18B20技术性能描述

1.1独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。

1.2测温范围－55℃～＋125℃，固有测温分辨率0.5℃。

1.3支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现多点测温

1.4工作电源:

3~5V/DC

2：

DS18B20温度的读取

DS18B20在出厂时已配置为12位，读取温度时共读取16位，所以把后11位的2进制转化为10进制后在乘以0.0625便为所测的温度，还需要判断正负。

前5个数字为符号位，当前5位为1时，读取的温度为负数；当前5位为0时，读取的温度为正数。

16位数字摆放是从低位到高位。

.2数码管显示：

DS18B20采集的温度数据经单片机分析在该显示器上显示。

液晶显示控制部分与AT89C52接口电路在内藏控制器的液晶显示模块中，已经完成了控制器与液晶显示驱动器显示器缓冲区的接口工作。

下图即为液晶先是模块与AT89C52的接口电路。

3.温度调节设置按键电路：

通过四个外围按键与单片机AT89C52直接相连，用户可设置0°-100°范围内任意想要温度。

.4.自动温度控制部分

利用继电器来控制开关的断开与闭合，用单片机来控制继电器

1．继电器工作电路

图8.辅助电加热与继电器工作电路

通常情况下继电器工作状态为常闭，当线圈通电后继电器开关为开路，这时插座断电。

2.蜂鸣报警电路：

图9.蜂鸣报警电路

实物图：

项目研究意义：

这种智能、节能、环保自动化电源插座，包括插座及其内部的电流监测线路，插座的插孔分为主控制插孔和被控制插孔，所述主控制插孔通过电流监测线路和与其连接的继电器连接被控制插孔。

本实用新型通过内置一电气线路板来主控制插孔上连接设备的使用状况来控制插座及被控制插孔的开启或关闭，节省电能且环保，并且使消费者操作简单。

该插座是一个完全自动化、智能化的环保产品，无需人工干预，而且是由单片机为核心的控制元件，基本适合目前市面上的所有用电设备使用。

致谢：

老师和老师给我提供指导与帮助。