普通家用插座僅具有導通斷電功能，沒有保護功能和安全事故預防功能等文章介紹了一種以微功耗單片機PIC16F877A為控製核心帶有定時通斷和過流過壓保護溫度檢測報警功能的多功能智能插座，還論述了智能插座的構成與工作機理，以及電流 電壓測量方法和單片機的保護控製原理，並給出了硬件電路原理圖和主程序流程圖。文章主要講述了所設計的智能插座對檢測用電器的工作狀態對非正常狀態進行報警和斷電，具有安全可靠使用方便等特點。
1 插座的構成與工作原理
1.1 插座的構成
多功能智能插座硬件係統由狀態檢測模塊 單片機係統模塊電源模塊等組成，結構框圖如圖1所示插座的檢測模塊包括三個部分：溫度檢測電流檢測和電壓檢測單片機作為係統的控製核心，處理各檢測信號和鍵盤輸入值，在LCD上顯示其處理結果，並通過控製繼電器實現智能插座的開啟和關斷 電源模塊采用電容降壓原理，即利用電容在一定的交流信號頻率下產生的容抗來限製最大工作電流 電源模塊由插座接頭引入220 V交流電壓，經過4.7 F聚丙烯電容降壓，再經麻豆国产一区半波整流，12 V穩壓麻豆国产一区穩壓，電容濾波，LM317穩壓輸出5 V直流電壓，給單片機顯示器等提供電源。
1.2 狀態檢測模塊
1.2.1 電壓信號采集與調理模塊
多功能智能插座電壓信號的采集采用電阻分壓的原理，如圖2所示電網電壓220 V經電阻R1 R2分壓變為的0 5 V電壓信號，經麻豆国产一区半波整流，再經RC低通濾波，截止頻率f=1/ （2 R C），最後將直流電壓V（t）送至單片機A/D轉換輸入口RA0。
1.2.2 電流信號采集與調理模塊
電流信號的采集利用歐姆定律U=IR的原理，將大電流信號轉化成小電壓信號如圖3所示，電流信號I （t）經
錳銅小電阻轉化為電壓信號U（t），再經運算放大器LM324單級負反饋放大，電壓增益A=（-R3/R2）RC低通濾波後將電壓U（t）送至單片機A/D轉換輸入口RA1。
1.2.3 溫度檢測模塊
溫度信號的采集選用美國Dallas公司生產的數字溫度傳感器DS18B20，它具有三引腳TO-92小體積封裝形式，溫度測量範圍為-55 +125 ，可編程為9 12位A/D轉換精度，測溫分辨率可達0.0625由於DS18B20隻有1個串行通信接口，與單片機的連接電路非常簡單，隻需和單片機的1個I/O端口連接即可，如圖4所示，它是和單片機RB0相連的DS18B20的I/O口屬於漏極開路輸出，則外接上拉電阻後常態呈高電平。
1.3 單片機係統模塊
根據低成本低功耗的要求，選用PIC16F877A單片機PIC16F887A運行速度快功耗低體積小，可直接驅動液晶顯示器［4-5］；RB4RB7端口具有跳變中斷功能，方便接收鍵盤輸入信號；具有一個10位多通道A/D轉換器；另可進入休眠模式，降低功耗單片機係統硬件原理圖如圖4所示，RA0和RA1分別作為插座電壓和電流信號A/D輸入端，RB0作為溫度信號的輸入端，RB4RB7用於接收鍵盤按鍵輸入，RC0 RC2用於和時鍾芯片DS1302的通信，RC3用於控製繼電器的開關切換，RC4RC5用於控製LED指示燈，RC7用於控製蜂鳴器，RD0RD7和RE0RE2用於連接LCD1602。
1.3.1 開關驅動模塊
開關驅動模塊的功能是實現弱電對強電的控製單片機RC3口輸出電平的變化切換繼電器的工作狀態，實現對家用電器的開/關控製 繼電器采用5 V繼電器HRS4-S-DV5V，驅動電流為70 mA，常閉端最大可切換電流可達10 A 因繼電器電流大於PIC單片機I/O最大驅動電流（25 mA），在RC3輸出端接入NPN的三極管8050，增強其驅動能力。
2 軟件設計
程序設計采用模塊化結構，主要有信號采集和處理模塊鍵盤管理模塊LCD顯示模塊定時模塊和插座動作控製模塊
插座上電後，係統進行初始化初始化程序主要完成對單片機專用寄存器的設定，單片機工作方式及各端口的工作狀態的設置係統初始化之後進入主循環，進行狀態檢測，即溫度電流電壓檢測，並在LCD上顯示檢測結果當單片機得到的溫度信號電流信號或電壓信號超過一定的限度，單片機會立即通過蜂鳴器和LCD報警，並控製繼電器切斷負載回路 此外，若用戶開啟節能功能，當電流值小於某一規定值時，單片機將進入休眠模式節電主程序流程圖如圖5所示。
係統鍵盤為4個獨立按鍵，采用RB口中斷的方式檢測鍵盤按鍵當RB4按下，顯示器進入定時設置界麵完成定時設置後，複位並啟動DS1302，對係統進行定時當DS1302分鍾寄存器和小時寄存器中值的變化大小等於定時設置值，此時，插座定時完成，單片機對繼電器進行相應的控製。
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