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        一種基于單片機(jī)系統(tǒng)控制的多功能插座

        2011-06-02 01:33:28常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院
        電子世界 2011年11期
        關(guān)鍵詞:電飯煲插座電平

        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,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.

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