基于MSP430單片機(jī)的智能插排設(shè)計(jì)

　　紅外接收、電能計(jì)量單元

　　為了簡化電路及程序設(shè)計(jì)，采用HS0038紅外一體化接收頭接收紅外信號(hào)，該接收頭僅需一根管腳即可與單片機(jī)通信，HS0038接收到紅外信號(hào)后，將解調(diào)后的紅外編碼信息傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)再進(jìn)行解碼，識(shí)別出遙控器的相應(yīng)鍵值，單片機(jī)將識(shí)別出的鍵值與存儲(chǔ)“開”、“關(guān)”鍵值進(jìn)行比較，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)繼電器斷開或者連通電源。電能計(jì)量功能用來評(píng)估用電設(shè)備的實(shí)際耗電量，為實(shí)現(xiàn)此功能，采用ADE7755計(jì)量芯片，其專門用于額定頻率50Hz和60Hz的單相交流有功電能的計(jì)量，具有計(jì)量精度高、靈敏度高、功耗低、體積小的特點(diǎn)，電路如圖3所示。該計(jì)量模塊使用簡單，將圖中錳銅電阻R串入火線用以采集電能，當(dāng)有電流流過電阻時(shí)，從DO管腳輸出一定頻率的電壓脈沖，電流越大，單位時(shí)間內(nèi)的輸出的脈沖數(shù)越多，單片機(jī)通過累加脈沖數(shù)量即可計(jì)算出設(shè)備所耗電量。

　　顯示、報(bào)警及繼電器單元

　　智能插排需要對(duì)耗電量、定時(shí)時(shí)間、實(shí)時(shí)電流值、溫度值、繼電器開合狀態(tài)等參數(shù)進(jìn)行顯示，選用128*64點(diǎn)陣液晶進(jìn)行顯示，本設(shè)計(jì)中采用cog液晶模組作為顯示器，該液晶可由3V電壓供電，價(jià)格低廉，采用串行通信方式，占用I/O較少，并且體積較小，驅(qū)動(dòng)簡單^[6]，與單片機(jī)連接方式如圖4。為了減少系統(tǒng)的體積，并增加系統(tǒng)可靠性，采用固態(tài)繼電器進(jìn)行開關(guān)控制，固態(tài)繼電器的輸入端僅需微小的控制信號(hào)，就能夠達(dá)到直接驅(qū)動(dòng)大電流負(fù)載的目的，是無觸點(diǎn)的電子開關(guān)，無噪音，穩(wěn)定性高，并且可以由單片機(jī)管腳直接驅(qū)動(dòng)，極大地縮減了電路設(shè)計(jì)及程序設(shè)計(jì)。

　　軟件設(shè)計(jì)

　　單片機(jī)程序設(shè)計(jì)采用模塊化編程方法，主要包括紅外信號(hào)的解碼、LCD液晶模塊的驅(qū)動(dòng)、電能的計(jì)量、溫度及電流檢測(cè)等。

　　插排在初次上電之后，需要首先進(jìn)行紅外開關(guān)編碼的學(xué)習(xí)，用來控制繼電器開關(guān)的開、閉，插座上有2個(gè)學(xué)習(xí)按鍵“開”和“關(guān)”，按下“開”按鍵之后，進(jìn)入“開”編碼學(xué)習(xí)模式，此時(shí)再按下遙控器的一個(gè)按鍵，紅外接收頭接收到紅外信號(hào)，解調(diào)后傳輸給單片機(jī)進(jìn)行解碼，并將解碼數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在單片機(jī)內(nèi)部，至此完成了“開”編碼的學(xué)習(xí)，當(dāng)再次按下遙控器的相應(yīng)按鍵時(shí)，程序?qū)獯a數(shù)據(jù)同存儲(chǔ)的“開”編碼比較，如果編碼相同，單片機(jī)則驅(qū)動(dòng)繼電器斷開電源，程序流程如圖5。

　　主程序如圖6所示，插排在上電后，首先進(jìn)行初始化，然后根據(jù)用戶設(shè)定的各個(gè)狀態(tài)值，進(jìn)行實(shí)時(shí)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)比較，并將各參數(shù)在LCD上顯示，當(dāng)有異常情況發(fā)生時(shí)，首先驅(qū)動(dòng)繼電器斷開開關(guān)，確保用電安全，再發(fā)出聲光報(bào)警。為節(jié)省電能，報(bào)警功能設(shè)定為每分鐘提示一次，當(dāng)接收到遙控器的“關(guān)”指令時(shí)，單片機(jī)控制繼電器開關(guān)閉合，系統(tǒng)重新開始工作。

　　結(jié)語

　　本智能插排實(shí)現(xiàn)了電能計(jì)量功能、過流檢測(cè)功能、溫度檢測(cè)功能和紅外遙控控制功能，并能夠在狀態(tài)異常情況下通過固態(tài)繼電器自動(dòng)斷開電源，保護(hù)用電設(shè)備，確保用電安全，能夠?qū)Ω鞅O(jiān)控參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，通過電能計(jì)量功能掌握用電設(shè)備的實(shí)際耗電情況，方便實(shí)用，體現(xiàn)了人性化、智能化的現(xiàn)代生活理念，有著廣闊的應(yīng)用前景。

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