文 長(zhǎng)沙市雅禮中學(xué)高考實(shí)驗(yàn)1305班蔣文琦

很多家用電器都具有待機(jī)功能，雖然給人們帶來方便，但待機(jī)狀態(tài)下消耗的能量也造成了極大的浪費(fèi)。另外，電器長(zhǎng)期待機(jī)也會(huì)縮短電器的使用壽命，使設(shè)備過早報(bào)廢以及存在安全隱患等。

因此我提出一種基于單片機(jī)控制系統(tǒng)的低成本新型節(jié)能插座，用戶利用它可對(duì)家中的電器進(jìn)行自動(dòng)斷電控制，減少浪費(fèi)。

新型節(jié)能插座以單片機(jī)為控制核心，通過I/O口連接顯示報(bào)警模塊、外部獨(dú)立按鍵、信號(hào)采集模塊和功率控制模塊。

1.信號(hào)采集模塊

信號(hào)采集模塊包括電壓電流采樣、溫度采樣等。采用專門的電能計(jì)量芯片對(duì)電壓電流信號(hào)進(jìn)行采樣，采樣后的數(shù)據(jù)量通過總線發(fā)送給MCU進(jìn)行處理。

2.鍵盤電路

通過單鍵盤的輸入方式，用于設(shè)定插座的運(yùn)行模式以及定時(shí)開關(guān)的時(shí)間等。當(dāng)用戶不需要自動(dòng)待機(jī)斷電功能時(shí)，可通過按鍵選擇運(yùn)行模式。在程序控制中，通過MCU的外部中斷來檢測(cè)是否有按鍵按下，同時(shí)在程序中采用延時(shí)環(huán)節(jié)來解決按鍵的抖動(dòng)問題。

3.功率控制模塊

繼電器的容量要高于負(fù)載的最大功率，主控芯片MCU監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超過極限值，則控制繼電器斷開。當(dāng)家用電器處于待機(jī)模式時(shí)，電器輸出功率一般小于設(shè)定計(jì)量值，此時(shí)MCU發(fā)出斷開信號(hào)，連接在插座上的電器即可停止工作，從而減小電器待機(jī)能耗。

4.顯示報(bào)警模塊

顯示報(bào)警模塊主要方便用戶隨時(shí)查看當(dāng)前各項(xiàng)用電計(jì)量參數(shù)，如功率、電壓和溫度等，同時(shí)顯示電器的狀態(tài)和故障信息。當(dāng)電器用電超過計(jì)量極限值時(shí)，由單片機(jī)向報(bào)警模塊發(fā)出報(bào)警命令，進(jìn)行聲光報(bào)警，與此同時(shí)斷開部分電器，避免發(fā)生安全事故。

5.軟件程序設(shè)計(jì)

主程序主要完成對(duì)I/O口、定時(shí)器的初始化以及從EEPROM中讀取系統(tǒng)參數(shù)，并自動(dòng)進(jìn)入智能模式。主程序檢測(cè)到功率值或溫度值超過預(yù)設(shè)極限值時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，控制聲光報(bào)警，同時(shí)斷開部分與插座連接的電器，排除安全隱患。

程序檢測(cè)到電器處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)，斷開與插座相連的待機(jī)電器。同時(shí)，主程序?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)按鍵信號(hào)，方便用戶對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，以及對(duì)插座在智能模式和普通模式間切換。

新型節(jié)能插座能靈敏地檢測(cè)出家用電器負(fù)載情況，有效控制電器的工作狀態(tài)，不僅能使電器的待機(jī)功率為零，而且可以保證用電安全，具有很好的社會(huì)效益和廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

主程序流程圖