基于PLC控制的自动断电插排.docx

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基于PLC控制的自动断电插排

基于PLC控制的自动断电插排

摘要

家电长期的待机不仅引起巨大的能源浪费，而且使得排插的负荷越来越大，带来了非常严峻的安全隐患。

同时，电器的使用寿命大大缩短。

本设计制作了具有定时及智能感应功能的插座。

其不仅你不了现实生活中平常插座功能的不足，还为人们的生活带来了极大的便捷。

本系统由单片机最小系统、QC12864B液晶屏、HC-SR501及继电器等几个模块组成。

通过外设键盘对与继电器相连的排插进行定时、延时设置，使其可以按照我们的意愿在相应的时间通断。

或由HC-SR501热释电红外传感器模块，当感应到生物发出的红外线而输出电信号进而触发SCT89C51单片机的外部中断引脚，自动控制排插的通断。

由LED指示灯指示工作模式并将工作数据通过LCD液晶屏显示。

软件设计使用keiluvision4，各个功能的选择菜单界面通过QC12864B液晶屏显示，配合按键实现多各个功能之间的选择与切换，使该系统能够有个友好的界面。

根据需要实现的功能用C语言完成底层驱动和各子系统程序的编写和调试。

使外接继电器可以按照一定的规律工作，即可以达到智能控制的目的，又在很大程度上起到节能的作用。

关键词：

STC89C52;排插;SH-RF501;DS1302

ABSTRACT

Electricalappliancesonstandbyforalongtimenotonlycausehugewasteofenergy,andmakethestriploadmoreandmorebig,hasbroughttheserioussecurityhiddendanger.Atthesametime,greatlyreducestheservicelifeoftheappliance.Thisdesignwhichhasthefunctionoftimingandintelligentinductionsocket.Itsnotonlyyouarenotthereallifeofordinarysocketfunctionisinsufficient,alsobroughtgreatconvenienceforpeople'slife.

Thissystembysinglechipmicrocomputerminimumsystem,QC12864BLCDscreen,HC-SR501andrelayofseveralmodules.Byaperipheralkeyboardconnectedtotherelayplatooninserttiming,delayset,canmakeitaccordingtoourwishesinthecorrespondingtimeonandoff.OrbytheHC-SR501pyroelectricinfraredsensormodule,whensensinginfraredandoutputelectricsignalfromthebiologicaltriggerstheSCT89C51MCUexternalinterruptpin,automaticcontrolstriponandoff.WorkingmodeanddirectedbytheLEDindicatorlightwillworkdatathroughtheLCDscreendisplay.

Softwaredesignusingkeiluvision4,eachfunctionselectionmenuinterfacebyQC12864BLCDscreendisplay,cooperatewiththekeystoachievemorechoiceandswitchbetweeneachfunction,makesthesystemhasafriendlyinterface.AccordingtothefunctionoftheneedtoimplementinClanguagetocompletetheunderlyingdriveandeachsubsystemwritinganddebuggingoftheprogram.Makeexternalrelayscanworkaccordingtocertainrules,whichcanachievethegoalofintelligentcontrol,andtoagreatextent,havetheeffectofenergysaving.

Keywords:

SCTC89C52；socket；SH-RF501；DS1302

第1章绪论

1.1设计的目的和意义

随着人口的增长、科技的迅猛进展，人们生活水平不断的提高，对于电子产品的需求和要求也不断增加，各式各样的电子产品应用于我们的生活中。

在为人类带来便捷的同时，也意味着我们使用的产品消耗的能源同等的增加以维持我们生活的正常进行。

可是，我们生活的星球能开发利用的能源是有限的并且正在不断的消耗殆尽，所以，节省能源又成为了我们一定要解决的问题，同时其也是这个社会的主题。

所以，这样一对矛盾应尽快得到调解，在调查中我们发觉，大部分市面上的电子产品都具有待机功能，比如电视机，电脑，冰箱，空调等家用电器。

如此，就我国而言，无意识的家电或电子产品的能耗基于一个十几亿人口的大国，那是一个非常巨大的能源浪费。

据测算，家电待机能耗占到中国家庭电力消耗的10%以上。

而正是由于这种长期的待机状态，使得排插的负荷也越来越大，带来了非常严峻的安全隐患。

除此之外，也使得电器的寿命大大缩短[1]。

所以，本系统对家庭中平常的排插进行了更加智能化的设计，我们利用单片机对继电器的控制来达到控制排插通断的目的，并可以通过外设键盘对排插进行定时设置，使其可以按照我们的意愿定时通断，在定时功能的基础上，增加了人体感应模块。

基于此种思维设计，其不仅能节省能源消耗，减轻地球的负担；增加家电的使用寿命；还能让我们的生活变得更加的便捷、舒适。

重要的是可以防止不必要的安全事故的发生。

1.2国内外研究现状

目前市场上使用的绝大多数移动电源排插只可以实现简洁的电源机械式通断电，单一的功能并不能满足我们未来生活的需要，智能排插可编程开关排插可根据使用者的意愿，对其进行功能设置实现电源的自动通断电，是人们的生活带来极大的便利之余又能应和这个社会节能的主题。

现阶段市场上出现的智能插座有小管家智能插座、科德牌智能插座、POLYHOME智能插座、博联智能插座等等。

这几款插座中小管家插座使用智能芯片系统和相应程序软件对继电器进行编程控制，使得插座待机能耗降至零，达到节能安全的目的。

利用遥控功能关机后自动切断电源，遥控开机时，能自动接通电源。

并且具有消除待机能耗、智能化爱护功能、幸免电磁波辐射、有效防雷击冲击的特点。

科德智能插座，可以进行定时设定，精确值时间为1分钟，每天最多可设置多组开与关。

并且具有模式功能，随时可切换到长通或定时状态。

目前智能排插的实现方法有机械式定时排插、基于单片机的定时器功能实现排插的智能定时、以及采纳现成的智能芯片。

机械式定时排插通过转动刻度盘，进行定时时间设置；而基于单片机的智能排插则是通过用单片机控制继电器的通断来控制排插的开关，即通过单片机编程实现智能定时；智能芯片排插则是通过芯片直接感应来实现智能通断电，从而达到消除待机功耗的目的；较为高级的当属无线控制智能排插，基于Wi-Fi通讯，只要家中有无线路由器，排插就会自动寻觅网路，用户只需输入上网密码即完成配置，通过智能手机在全球任何地点都可以控制。

智能排插有效地解决了待机能耗的问题，从而提高终端用电设备的使用寿命，促进我国节电降耗产品领域的进展。

也消除了生活中的很多安全隐患。

可达到适用于彩电、电脑、空调等用电领域的较高技术指标与节电能力。

而随着技术的不断进展，对智能排插的承受功率不断地增高完善，智能排插除了广泛应用于家用电器外，还会更多的应用到工业领域。

1.3论文主要内容与思路

本系统设计了基于单片机对继电器的控制来达到智能控制排插通断的目的，并可以通过外设键盘和红外感应对排插进行定时设置和感应通断，使其可以按照我们的意愿自动通断。

论文各章主要内容如下：

第一章是绪论，介绍了本研究的目的和意义，国内外研究现状以及本论文的章节结构。

第二章总体方案设计，在论述系统的设计结构的基础上，详细说明系统的主要设计功能。

第三章是硬件系统构架，首先介绍系统的工作原理，然后介绍单片机的主要性能参数，接着是对每个电路模块进行分析，并给出原理图。

第四章介绍系统的软件设计，并对每个模块进行说明。

第五章介绍实物调试过程，并对相应结果进行了详细的说明。

第六章是本文的总结与展望，并提出进一部完善的工作。

第2章总体方案

本系统的设计主要由感应控制系统和按键控制系统组成，硬件电路由STC89C52单片机为核心控制器，通过C语言编写文件系统实现各路控制功能。

在感应控制系统中，单片机通过HC-SR501人体感应模块触发外部中断进而控制与排插插孔相连的继电器来控制插孔的关断。

此外，插孔的关断还可以通过手动按键来操控，通过单片机配合时钟芯片DS1302对排插进行定时开关或延时开关等操作，由LED指示灯指示当前工作状态并由QC12864B液晶屏作为人机交互界面进行显示，使系统能够有一个良好的界面。

总体的系统框图如图2.1所示。

图2.1系统框图

（1）智能排插的核心控制电路

STC89C52单片机是本设计的核心器件，配合各个模块实现排插的控制，STC89C52根据不同的运行速度和功耗的要求,时钟频率可以设置在0-33M之间，。

该最小系统主要由复位电路，晶振电路构成。

（2）QC12864B液晶显示部分

QC12864B是带中文字库的汉字图形点阵液晶显示模块，可显示4×8行16×16的点阵汉字及分辨率为128×64的图形。

同时，光标显示、画面移动、自定义字符、睡眠模式等功能可实现最直接的人机交互。

（3）DS1302模块

本系统采纳DS1302作为时钟计时器，从而实现排插在24小时内任意时间的可变定时和一小时内的固定模式定时。

这样可以使得定时准确，便利，节省系统资源，同时程序编写上也能相对简洁。

（4）HC-SR501模块

HC-SR501是建立在BISS0001红外热释电处理芯片上的自动控制模块，其使用LHI778型探头进行设计，具有高灵敏度，功耗低，可靠性强等特点。

广泛应用于各类自动感应电气设备，且其是干电池供电的自动控制产品。

（5）继电器模块

本设计采纳的是型号为SONGLESRD-05VDC-SL-C的继电器，5V继电器是一种电子控制器件，具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），可用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。

（6）按键模块

系统采纳轻触按键设计4*4式矩阵按键，充分利用单片机I/O口控制实现按键功能。

第3章可编程控制器PLC

3.1PLC简介

可编程规律控制器（ProgrammableLogicController，PLC）由上世纪60年代提出，首先是为了取代继电器控制装置。

经过了半个世纪的进展，PLC的应用范围也变得更加的广泛。

随着数字时代的到来，信息技术的飞速进展从而带