基于单片机的定时插座设计.docx

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基于单片机的定时插座设计

本科毕业设计（论文）

题目基于单片机的时控插座设计

专业班级学号学生姓名指导教师设计所在单位

基于单片机的时控插座设计

摘要：

随着家用电器的越来越普及和人们生活节奏的加快，人们对电器的依赖性进一步提高，对电器的定时需求也进一步增大。

定时开关插座可用于电饭煲、饮水机、电视机、电脑等需要定时供电的场合。

定时开关插座的使用能够做到节能、安全、方便等。

本文介绍了一种基于STC89C51RC单片机的定时开关插座设计方案。

本文首先介绍定时开关插座设计要实现的功能，接着阐述系统电路的设计及原理说明，包括设计方案选择、关键元器件介绍、电路设计说明（包括电源电路、键盘、单片机控制电路、液晶1602显示、继电器工作电路）软件设计流程以及系统的测试。

最后总结了定时开关插座设计完成的任务，分析系统的不足并提出了系统的应用展望。

关键词：

STC89C51RC;定时插座；1602液晶；键盘

DesignofControlOutletBasedonSCM

Abstract：

WiththeincreasingpopularityofhomeappliancesandthePeoplelivingrhythmspeedingup,thedependenceofpeopleonelectricalappliancesfurthertoimprove,thedemandoftimingalsobecomefurtherincreasing.Sockettimerswitchcanbeusedintheoccasionswhereneedforregularsupplysuchasricecookers,waterdispenser,TV,computer,timerswitchelectricblankets.Theuseofsockettimerswitchcanbeenergysaving,safe,healthy,andconvenientandsoon.ThisarticlepresentsatimerswitchsocketdesignwhichisbasedontheAT89S52microcontroller.

Thispaperintroducesthefunctionwhatthetimerswitchsocketdesignshouldachievefirstofall,andthendescribesthecircuitdesignandprinciplesofthesystemdescription,includingdesignchoices,concerningcomponentdescription,circuitdesigndescription（includingthepowercircuit,keyboard,singlechipcontrolcircuit,LCD1602display,therelayoperatingcircuit）,softwaredesignandtestingofthesystem.Finally,itwillsumupthetimerswitchsocketdesignthetasksshouldbecompleted,analyzesystem'sdeficienciesandproposethesystem'sapplicationprospect.

Keywords：

STC89C51RC,Timerswitch,LCD1602,Keyboard

第一章绪论1

1.1选题的目的与意义1

1.2本课题在国内外的发展现状及趋势1

1.3本课题要解决的主要问题2

第二章系统设计方案3

2.1系统结构与功能3

2.2方案框图3

2.2.1方案13

2.2.2方案23

2.3开关的选择4

2.4显示方式选择4

2.5时钟的实现及单片机的选择5

2.6按键控制部分的实现5

第三章主要元器件原理及其应用7

3.1单片机STC89C5简介7

3.1.1主要特性7

3.1.2引脚功能说明8

3.21602工业字符型液晶简介10

3.2.1主要特性10

3.3继电器介绍11

3.3.1继电器的继电特性11

3.3.2继电器工作原理及特性11

3.3.3继电器主要产品技术参数12

3.3.4继电器的选用13

第四章硬件电路的设计14

4.1电源电路14

4.2单片机最小系统15

4.3液晶显示17

4.4继电器驱动电路18

4.5键盘电路19

4.6插座电源控制电路19

4.7报警电路20

第五章系统软件设计21

5.1开发环境21

5.2各模块程序设计21

5.2.1主程序流程图21

5.2.2时钟程序设计28

5.2.3人机界面程序设计29

第六章系统制作及调试31

6.1硬件制作31

6.2硬件电路调试31

6.2.1独立元件的检测31

6.2.2电源电路的调试31

6.2.3单片机最小系统的调试32

6.2.4显示模块的调试32

6.2.5键盘模块的调试32

6.2.6继电器电路的调试32

6.3软件调试32

6.3.1显示模块调试32

6.3.2时钟模块调试32

6.3.3键盘模块调试32

6.3.4人机界面模块调试33

结束语34

致谢35

参考文献36

附录一系统原理图37

附录二程序清单38

附录三英文文献翻译49

第一章绪论

1.1选题的目的与意义

现如今，生活水平提高，生活节奏加快，市面上的插座往往由于其功能过于单一而不能满足我们的需求。

比如：

电动车充电通常是8小时左右，太长则容易损耗

电池，太满则充不满，如果晚上充电，又经常不想从家里出来到车库去给车充电。

白天充电又忘记拔电源；家中的水塔忘记抽水而造成生活的一时不便；学校的起床广播因值班人员睡过头而推迟广播；家中的鱼缸因太久没有供氧造成鱼儿缺氧死亡；许多球迷或者新闻爱好者因为错过了开机时间而与精彩球赛或者新闻擦肩而过；夏天里风扇的定时时间过短（一般为1个小时），不便于晚上分段定时使用等等。

随着电器产品待机能耗的迅速增长，家庭和社会付出了太多的代价，中国节能认证中心对家庭待机能耗做过的调查显示，待机能耗占到家庭电力消耗的10%左右，仅以电视机为例，平均每台电视机的待机能耗是8.07W，按每天待机2小时大约耗

电0.016度。

除此之外，长期通电会使家用电器电路老化，降低了电器的使用寿命，还容易漏电引发火灾。

据公安和消防部门有关资料显示，全过平均每天发生火灾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。

大多数情况下并不是我们不去关闭电源，而是由于忘记了切断电源。

综合以上原因考虑，我们急需要一款智能插座。

此插座能够实现定时给电器供电，在工作时间之外把电器的电源切断，这样就能解决电器的待机损耗，达到节约用电的目的，还能消除安全隐患，最终使我们的生活更加方便化、智能化。

时控插座是一款能在特定时间段内控制电器通、断电的开关插座。

能实现24小

时制时钟走时模式，定时时间范围最小为1分钟。

本文阐述了定时开关插座的硬件电路设计、软件算法设计，给出了自动开关插座的设计和定型方案，它可以对家中一些需要在特定时间对电器进行自动断、通电控制,

而不需要拔掉插头，减少电器的待机损耗，解决生活中的一些烦恼。

1.2本课题在国内外的发展现状及趋势

目前，在市面上，时间控制器技术相对先进，种类齐全，时间控制器被广泛应用于各类电器中，通过对时间的控制是人们的生活更加简单化、智能化。

在智能插座的领域却还处于刚刚发展的阶段，智能插座也仅仅限制于旋钮定时器，或者计数器芯片设计的体积较大的时控插座。

这种插座定时时间单一，功能单一，定时准确性低，很难真正满足我们日常生活的需求。

现在急需将一种功能强大的时控插座来满足市场需求，改善我们的生活。

随着现代电子科学技术的发展，由于单片机具有优异的性价比、集成度高、体积小、可靠性高、控制功能强、低电压、低功耗等特点，成品价格下降，越来越被广泛应用。

这种新兴产业的发展，势必在日常生活中产生深远的影响。

由单片机实

现对插座的定时控制正符合这一发展规律。

以单片机为核心的时控插座具有一下特点：

1、定时功能。

2、采用1602液晶显示技术，准确的显示现实时间、定时时间3、具有闹铃提示功能，可以用于提醒定时时间结束。

随着科技的发展，以后的时控插座已经不足够满足人们的需求。

比如：

对家中家用电器的集中管理；灯的开关、光强，窗帘的控制；回到家中可以设计模式、休闲模式、睡眠模式等；还有家中的安全问题，门窗监控、视频监控、煤气和温度监控等等。

将这些统一放在一起管理，就方便了我们的生活。

于是智能家居就诞生了。

智能家居是一个居住环境，是以住宅为平台安装有智能家居系统的居住环境，实施智能家居系统的过程就称为智能家居集成。

智能家居集成是利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设备集成。

由于智能家居采用的技术标准与协议的不同，大多数智能家居系统都采用综合布线方式，但少数系统可能并不采用综合布线技术，如电力载波，不论哪一种情况，都一定有对应的网络通信技术来完成所需的信号传输任务，因此网络通信技术是智能家居集成中关键的技术之一。

安全防范技术是智能家居系统中必不可少的技术，在小区及户内可视对讲、家庭监控、家庭防盗报警、与家庭有关的小区一卡通等领域都有广泛应用。

自动控制技术是智能家居系统中必不可少的技术，广泛应用在智能家居控制中心、家居设备自动控制模块中，对于家庭能源的科学管理、家庭设备的日程管理都有十分重要的作用。

音视频技术是实现家庭环境舒适性、艺术性的重要技术，体现在音视频集中分配、背景音乐、家庭影院等方面。

通过智能家居我们能更方便的生活。

冬天时，在回家之前打开家中的电暖器或者空调、电饭煲，等回到家中，能感到久违的温暖。

夏天时，回家之前打开空调，回到家中体验凉爽。

睡觉时，按下睡眠模式，监控设备打开，灯光控制系统关闭光源，窗帘自动拉上，再体验轻松睡眠的同时也保证了家中的安全。

周末了，在家中也可以体验一把电影院的乐趣，按下影院模式，窗帘拉上，家庭影院打开，投影仪开启，投影幕落下。

科技改变生活，随着科技的发展，智能家居智能生活已不是个梦想。

1.3本课题要解决的主要问题

本论文主要是完成一种低成本、低价格、功能强大的单片机定时控制插座系统的设计与开发。

包括硬件电路和主要的软件设计。

I/O

本课题详细分析系统的硬件设计和软件设计，给出电路原理图，以及主要程序设计的流程图和程序。

主要采用51单片机为核心单元，利用单片机的定时器，等功能设计的一款具有定时和记忆的单片机时控插座。

第二章系统设计方案

本章主要讨论了系统的总体方案以及各模块的设计方案，包括了控制核心、开关、显示模块、时钟电路以及键盘电路方案。

2.1系统结构与功能

系统总体设计主要实现以下功能：

（1）人机交互界面：

通过1602液晶显示屏，与独立按键建立起一套完善的人机交互界面。

可以用于设置定时的参数。

查看定时参数，现实时间。

（2