一種基于單片機系統控制的多功能插座

常州機電職業技術學院 周 斌

一、多功能插座設計意義及主要用途

多功能智能插座是集定時通斷電源、便攜設備充電等功能為一體的智能插座。

多功能插座具有定時通斷電源的功能。這樣可以將普通電飯煲通過延時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約做飯功能，智能插座完全可以使普通電飯煲具有“預約”功能，使電飯煲性價比大大較高，方便了生活。

由于身邊數碼產品的日新月異的高速發展，MP3、MP4、智能手機等常用電子產品，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。這里設計的多功能插座采用溫度監控、反接保護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

本次設計完成了實驗樣機的開發，經過調試，效果良好。經過仔細分析該項目的任務，設計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STC89C51八位單片機為控制核心，通過按鍵設定開始工作時刻和結束工作時刻，數碼管交替顯示當前時刻、開始工作時刻和結束工作時刻；通過電源充電模塊對便攜電子設備進行充電。控制芯片接有溫度傳感器進行溫度測量并反饋給單片機處理，通過控制繼電器進行過熱保護、電源充電模塊采用3582C芯片自動識別電池極性，使充電功能更加安全可靠。

本次設計的多功能智能插座樣機的結構框圖如圖1所示。

下面分別對系統硬件部分和軟件部分做詳細的介紹。

（二）硬件部分

系統硬件部分主要包括了時鐘控制模塊、LED顯示、繼電器驅動、充電模塊、溫度監控模塊、通信接口、按鍵模塊、復位電路、擴展模塊、電源等模塊。

（1）時鐘控制模塊

采用DS13O2進行計時，DS13O2是DALL AS公司推出的涓流充電時鐘芯片，內含有一個實時時鐘/日歷和31字節靜態RAM，通過簡單的串行接口與單片機進行通信實時時鐘/日歷電路。提供秒分時日日期.月年的信息，每月的天數和閏年的天數可自動調整時鐘操作可通過AM/PM指示決定采用24或12小時格式。DS13O2與單片機之間能簡單地采用同步串行的方式進行通信，僅需用到三個口線：1.RES復位，2.I/O數據線，3.SCLK串行時鐘。時鐘/RAM的讀/寫數據以一個字節或多達31個字節的字符組方式通信，DS13O2工作時功耗很低，保持數據和時鐘信息時功率小于1mW。

（2）LED顯示模塊

選用的是2組4位的數碼顯示管，通過三極管進行驅動。圖2所示是LED驅動顯示模塊。

（3）繼電器驅動模塊

選用電子繼電器對電源的通斷進行操作，如圖三所示是繼電器驅動模塊。

（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，自動識別電池極性，充電飽和電壓4.25V（典型值）。

（5）溫度監控模塊

圖1 系統結構框圖

圖2 LED顯示模塊

系統溫度監控模塊采用的是DS182O，DS182O通過一個單線接口發送或接收信息，因此在中央微處理器和DS182O之間僅需一條連接線（加上地線）。用于讀寫和溫度轉換的電源可以從數據線本身獲得，無需外部電源。因為每個DS182O都有一個獨特的片序列號，所以多只DS182O可以同時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標準的芯片。由于電腦串口RS232電平是-1Ov+1Ov，而一般的單片機應用系統的信號電壓是ttl電平O +5v，max232就是用來進行電平轉換的，該器件包含2驅動器、2接收器和一個電壓發生器電路提供TIA/EIA-232-F電平。如圖5所示MAX232通信模塊電路。

（7）其他部分（STC89C51最小系統介紹）

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

圖3 繼電器驅動模塊

圖4 DS1820溫度監控模塊

圖5 max232通信模塊

圖6 STC89C51最小系統圖

圖7 系統電源原理圖

三、小結

開發板各部分電路工作運行效果良好，很好的實現了預定的目標，可以為企業和相關部門設計此類產品提供一個很好的設計參考。但是，在設計尺寸方面還待改善，讓多功能插座更便攜。

[1]李朝青編著.單片機原理及接El技術[J].北京航空航天大學出版社.

[2]Dallas Semiconductor公司DS1820、DS1302技術資料.