一種基于單片機(jī)系統(tǒng)控制的多功能插座

常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 周 斌

一、多功能插座設(shè)計(jì)意義及主要用途

多功能智能插座是集定時(shí)通斷電源、便攜設(shè)備充電等功能為一體的智能插座。

多功能插座具有定時(shí)通斷電源的功能。這樣可以將普通電飯煲通過延時(shí)通電功能變成智能型，用戶不必一大早為了煮早飯而煩惱，一般市場(chǎng)上智能電飯煲的價(jià)格最少4OO元左右，普通電飯煲1OO元左右，智能電飯煲最大的功能是預(yù)約做飯功能，智能插座完全可以使普通電飯煲具有“預(yù)約”功能，使電飯煲性價(jià)比大大較高，方便了生活。

由于身邊數(shù)碼產(chǎn)品的日新月異的高速發(fā)展，MP3、MP4、智能手機(jī)等常用電子產(chǎn)品，電池充電問題常常困惱著用戶，多功能智能插座通過充電模塊使插座變成通用型充電器。這里設(shè)計(jì)的多功能插座采用溫度監(jiān)控、反接保護(hù)提高了插座的安全性能。

二、多功能插座原理介紹

（一）基本原理

本次設(shè)計(jì)完成了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的開發(fā)，經(jīng)過調(diào)試，效果良好。經(jīng)過仔細(xì)分析該項(xiàng)目的任務(wù)，設(shè)計(jì)了適合多功能智能插座的一塊控制板，該控制板以ATMEL公司出品的STC89C51八位單片機(jī)為控制核心，通過按鍵設(shè)定開始工作時(shí)刻和結(jié)束工作時(shí)刻，數(shù)碼管交替顯示當(dāng)前時(shí)刻、開始工作時(shí)刻和結(jié)束工作時(shí)刻；通過電源充電模塊對(duì)便攜電子設(shè)備進(jìn)行充電?？刂菩酒佑袦囟葌鞲衅鬟M(jìn)行溫度測(cè)量并反饋給單片機(jī)處理，通過控制繼電器進(jìn)行過熱保護(hù)、電源充電模塊采用3582C芯片自動(dòng)識(shí)別電池極性，使充電功能更加安全可靠。

本次設(shè)計(jì)的多功能智能插座樣機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

下面分別對(duì)系統(tǒng)硬件部分和軟件部分做詳細(xì)的介紹。

（二）硬件部分

系統(tǒng)硬件部分主要包括了時(shí)鐘控制模塊、LED顯示、繼電器驅(qū)動(dòng)、充電模塊、溫度監(jiān)控模塊、通信接口、按鍵模塊、復(fù)位電路、擴(kuò)展模塊、電源等模塊。

（1）時(shí)鐘控制模塊

采用DS13O2進(jìn)行計(jì)時(shí)，DS13O2是DALL AS公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片，內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài)RAM，通過簡(jiǎn)單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷電路。提供秒分時(shí)日日期.月年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整時(shí)鐘操作可通過AM/PM指示決定采用24或12小時(shí)格式。DS13O2與單片機(jī)之間能簡(jiǎn)單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需用到三個(gè)口線：1.RES復(fù)位，2.I/O數(shù)據(jù)線，3.SCLK串行時(shí)鐘。時(shí)鐘/RAM的讀/寫數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá)31個(gè)字節(jié)的字符組方式通信，DS13O2工作時(shí)功耗很低，保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于1mW。

（2）LED顯示模塊

選用的是2組4位的數(shù)碼顯示管，通過三極管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。圖2所示是LED驅(qū)動(dòng)顯示模塊。

（3）繼電器驅(qū)動(dòng)模塊

選用電子繼電器對(duì)電源的通斷進(jìn)行操作，如圖三所示是繼電器驅(qū)動(dòng)模塊。

（4）充電模塊

充電模塊采用的是3582C芯片，該模塊耐壓1OV，支持多模式彩燈充電指示，自動(dòng)識(shí)別電池極性，充電飽和電壓4.25V（典型值）。

（5）溫度監(jiān)控模塊

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

圖2 LED顯示模塊

系統(tǒng)溫度監(jiān)控模塊采用的是DS182O，DS182O通過一個(gè)單線接口發(fā)送或接收信息，因此在中央微處理器和DS182O之間僅需一條連接線（加上地線）。用于讀寫和溫度轉(zhuǎn)換的電源可以從數(shù)據(jù)線本身獲得，無需外部電源。因?yàn)槊總€(gè)DS182O都有一個(gè)獨(dú)特的片序列號(hào)，所以多只DS182O可以同時(shí)連在一根單線總線上，這樣就可以把溫度傳感器放在許多不同的地方。利用這一特性檢測(cè)電池溫度。如圖4所示DS182O溫度監(jiān)控模塊。

（6）通信接口模塊

MAX232是由德州儀器公司（TI）推出的一款兼容RS232標(biāo)準(zhǔn)的芯片。由于電腦串口RS232電平是-1Ov+1Ov，而一般的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的信號(hào)電壓是ttl電平O +5v，max232就是用來進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的，該器件包含2驅(qū)動(dòng)器、2接收器和一個(gè)電壓發(fā)生器電路提供TIA/EIA-232-F電平。如圖5所示MAX232通信模塊電路。

（7）其他部分（STC89C51最小系統(tǒng)介紹）

圖6所示是STC89C51最小系統(tǒng)維持工作的必要組成部分。采用12MHz的晶振，采用上電復(fù)位方式。其中如圖7所示是電源原理圖，通過穩(wěn)壓管78O5為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的5V電源。

圖3 繼電器驅(qū)動(dòng)模塊

圖4 DS1820溫度監(jiān)控模塊

圖5 max232通信模塊

圖6 STC89C51最小系統(tǒng)圖

圖7 系統(tǒng)電源原理圖

三、小結(jié)

開發(fā)板各部分電路工作運(yùn)行效果良好，很好的實(shí)現(xiàn)了預(yù)定的目標(biāo)，可以為企業(yè)和相關(guān)部門設(shè)計(jì)此類產(chǎn)品提供一個(gè)很好的設(shè)計(jì)參考。但是，在設(shè)計(jì)尺寸方面還待改善，讓多功能插座更便攜。

[1]李朝青編著.單片機(jī)原理及接El技術(shù)[J].北京航空航天大學(xué)出版社.

[2]Dallas Semiconductor公司DS1820、DS1302技術(shù)資料.