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AVR单片机实现智能插座节能的设计

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谋略机外部设备(如打印机、扫描仪、音响等)的待性能耗不只增添了破费者的日常电费开支,也使电力资本挥霍极大年夜。该设计的谋略机灵能节能插座使用主机的开机和关机来带动其他设备的开或关,使其接口设备待性能耗为零,能够削减谋略机及其外设所孕育发生的辐射,以此达到节能和环保功效;同时还具备有分段准时开关的功能。该智能插座也可以经由过程功能转换作为通俗插座应用,不影响其他设备的应用。

1 智能插座的设计

1.1 智能插座的硬件布局

谋略机灵能节能插座的硬件布局图如图1所示。该节制器以AVRmega 48为节制核心,外围电路主要由电流采样电路、模/数转换参考电压电路、状态显示电路、键盘输入电路和及不时钟构成。电流采样电路用于检测谋略机的运行状态和过流保护;数/模转换参考电压电路为电流的采样供给参考;状态显示电路注解插座当前的运行状态;键盘输入实现通俗插座与智能插座的切换、设置待机临界电流值、设置分段开关的光阴点。谋略机主机运行状态经由过程主机接口的电流互感器检测,过流保护经由过程另一互感器检测,当电流大年夜于额定电流必然光阴时堵截受控插座的电源,对外设起到保护感化。因为互感器的感应电流较小,在数/模转换历程用对参考电压的要求较高,该设计采纳带隙恒压源TL431作为A/D转换的参考电压。不合的谋略机主机的待机电流可能不合,是以经由过程外部键盘可以采样待机电流为临界值,同时可以设置插座作为通俗插座应用;RTC时钟由PCF8563构成。

1.2 AVR单片机

AVR微处置惩罚器是Atmel公司的8位嵌入式RISC处置惩罚器,具有高机能、高保密性、低功耗等优点,法度榜样存储器和数据存储器可自力造访的哈佛布局,代码履行效率高。该系统采纳的mega 48v处置惩罚器包孕有4 KB片内可编程FLASH法度榜样存储器;512 B的E2PROM和512B RAM;同时片内还集成了看门狗;8路10位ADC;3路可编程PWM输出;具有在线系统编程功能,片内资本富厚,集成度高,应用方便。应用AVR mega48V可以很方便地实现外部输入参数的设置、电流检测、事情状态的唆使等。

1.3 电流采样电路

该设计采纳电流型电流互感器采样交流电流,一起采样主机接口电流实现开枢纽关头制,另一起采样受控接口电流实现过流保护(见图2)。电流互感器的输出旌旗灯号颠末I-V变换后用mega 48采样,根据互感器的变比系数可以谋略出电流的有效值。I-V变换的输出电压颠末对照器后,若达到过流极限(设定为10 A)则触发外部中断,颠末中断法度榜样处置惩罚判断是否达到过流值并履行过流保护动作。

1.4 电源电路

单片机的事情电压和继电器的线圈侧电压为5 V直流电压,斟酌资源和空间身分,采纳阻容降压的要领孕育发生。如图3所示。

图3中:C3为CBB降压电容;_R13在电源断开后为C3供给放电回路;R4为限流电阻;颠末全波整流后D11将电压箝位在5.1V。C3在电路中的容抗XC为:XC=(1/2)πfc,电流,为了满意继电器吸应时的电流要求,取C3的值为1μF,最大年夜电流可以达到100 mA以上。因为为非隔离电源,应用历程中零电位不能与大年夜地相连。

1.5 继电器驱动电路

受控插座的通断是由继电器节制的。该设计采纳的线圈侧电压为5V的继电器,用S8050驱动继电器。mega 48具有较强的I/O驱动能力,R17起到限流感化;下拉电阻R18可以避免继电器误动作;D12为继电器断开时供给放电回路。如图4所示。

1.6 键盘电路

采纳单按键的输入要领,用于设定通俗插座和智能插座的功能转换和必要准时开关时的光阴设定。在法度榜样运行历程中,经由过程准时中断检测是否有按键按下。当功能键按下不跨越10s时进入准时开关模式,并经由过程加减按键设定准时开关的光阴;当功能键按下跨越10 s时切换为通俗插座应用,若在必要切换为智能插座,则履行相同的操作。设定的参数和模式保存在mega 48的E2PROM中。

1.7 状态显示和告警电路

该设计采纳LCDl602液晶显示系统的状态信息,包括是否采纳智能节制,主机运行状态、受控口状态。LCDl602采纳7线驱动法,接1 kΩ电阻到地,用于调节液晶显示比较度。显示数据和指令经由过程LCDl602的DB4~DB7写入。同时具备有声光告警功能,当呈现过流或则准时堵截光阴到时,响应的发光二极管闪烁以及蜂鸣器告警,并履行响应的动作。

1.8 及不时钟电路

及不时钟电路为准时开关供给正确的光阴。用CR2025镍氢纽扣电池作为PCF8563的后备电池(见图5)。

2 智能插座的软件设计

主法度榜样主要完成对I/O,准时器的初始化、读出存储在E2PROM中的系统参数,同时根据模式设定进入响应的处置惩罚法度榜样。该插座可运行于3种模式:智能准时模式、智能节能模式和通俗模式。模式的切换经由过程模式按键来选择。参数的丈量主要由中断办事法度榜样准时完成。图6为主法度榜样流程图。

因为不合的谋略机待机电流大年夜小不一样,是以在应用前需采样主机的待机电流。首先将主机进入待机模式,经由过程模式按键进入中断后采样此时的电流,并存入E2PROM中。

3 智能插座的测试

将设计的插座按图7的要领连接测试,采纳P4双核谋略机和17寸显示器进行测试,显示器待机功耗为5W,待机电流约25mA。进入待机状态后,按插座上的采样按钮,将此谋略机的待机电流采样存进E2PROM,测试结果注解,当谋略机进入待机状态后,插座可以有效的堵截显示器的电源。

4 结语

本文设计的智能节能插座,具有智能节能和准时开关功能,也可作为通俗插座应用。颠末测试,系统显示出了优越的节制效果,不仅使谋略机外设的待机功率降为零,同时也起到了保护外设的感化,在节能减排方面具有必然的社会效益和广泛的推广代价。

责任编辑;zl

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