中心議題：

• 智能插座的硬件設計
• 智能插座的軟件設計
• 智能插座的測試

解決方案：

• 以AVRmega48為控製核心
• 由電流采樣電路、模／數轉換參考電壓電路
• 狀態顯示電路
• 鍵盤輸入電路和實時時鍾構成

計算機外部設備(如打印機、掃描儀、音響等)dedaijinenghaobudanzengjialexiaofeizhederichangdianfeikaizhi，yeshidianliziyuanlangfeijida。gaishejidejisuanjizhinengjienengchazuoliyongzhujidekaijiheguanjilaidaidongqitashebeidekaihuoguan，shiqijiekoushebeidaijinenghaoweiling
，nenggoujianshaojisuanjijiqiwaishesuochanshengdefushe，yicidadaojienenghehuanbaogongxiao；同時還具備有分段定時開關的功能。該智能插座也可以通過功能轉換作為普通插座使用，不影響其他設備的使用。

1智能插座的設計

1．1智能插座的硬件結構

計算機智能節能插座的硬件結構圖如圖1所示。該控製器以AVRmega48為控製核心
，外圍電路主要由電流采樣電路、模／數轉換參考電壓電路
、狀態顯示電路
、鍵盤輸入電路和實時時鍾構成。電流采樣電路用於檢測計算機的運行狀態和過流保護；數／模轉換參考電壓電路為電流的采樣提供參考
；狀態顯示電路表明插座當前的運行狀態；鍵盤輸入實現普通插座與智能插座的切換、設置待機臨界電流值
、設置分段開關的時間點。

jisuanjizhujiyunxingzhuangtaitongguozhujijiekoudedianliuhuganqijiance
，guoliubaohutongguolingyihuganqijiance，dangdianliudayuedingdianliuyidingshijianshiqieduanshoukongchazuodedianyuan，duiwaisheqidaobaohuzuoyong。youyuhuganqideganyingdianliujiaoxiao
，zaishu／模轉換過程用對參考電壓的要求較高，該設計采用帶隙恒壓源TL431作為A／Dzhuanhuandecankaodianya。butongdejisuanjizhujidedaijidianliukenengbutong，yincitongguowaibujianpankeyicaiyangdaijidianliuweilinjiezhi，tongshikeyishezhichazuozuoweiputongchazuoshiyong
；RTC時鍾由PCF8563構成。



1．2AVR單片機

AVR微處理器是Atmel公司的8位嵌入式RISC處理器，具有高性能
、高保密性
、低功耗等優點
，程序存儲器和數據存儲器可獨立訪問的哈佛結構，代碼執行效率高。該係統采用的mega48v處理器包含有4KB片內可編程FLASH程序存儲器
；512B的E2PROM和512BRAM
；同時片內還集成了看門狗
；8路10位ADC
；3路可編程PWM輸出
；具有在線係統編程功能，片內資源豐富，集成度高，使用方便。使用AVRmega48V可以很方便地實現外部輸入參數的設置、電流檢測
、工作狀態的指示等。
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1．3電流采樣電路

該設計采用電流型電流互感器采樣交流電流
，一路采樣主機接口電流實現開關控製，另一路采樣受控接口電流實現過流保護(見圖2)。電流互感器的輸出信號經過I-V變換後用mega48采樣

，根據互感器的變比係數可以計算出電流的有效值。I-V變換的輸出電壓經過比較器後，若達到過流極限(設定為10A)則觸發外部中斷，經過中斷程序處理判斷是否達到過流值並執行過流保護動作。


1．4電源電路

單片機的工作電壓和繼電器的線圈側電壓為5V直流電壓
，考慮成本和空間因素，采用阻容降壓的方式產生。如圖3所示。


圖3中：C3為CBB降壓電容；_R13在電源斷開後為C3提供放電回路；R4為限流電阻；經過全波整流後D11將電壓箝位在5．1V。C3在電路中的容抗XC為：XC=(1／2)πfc
，電流

，為了滿足繼電器吸合時的電流要求，取C3的值為1μF，最大電流可以達到100mA以上。由於為非隔離電源，使用過程中零電位不能與大地相連。

1．5繼電器驅動電路

受控插座的通斷是由繼電器控製的。該設計采用的線圈側電壓為5V的繼電器，用S8050驅動繼電器。mega48具有較強的I／O驅動能力，R17起到限流作用
；下拉電阻R18可以避免繼電器誤動作
；D12為繼電器斷開時提供放電回路。如圖4所示。


1．6鍵盤電路

采cai用yong單dan按an鍵jian的de輸shu入ru方fang式shi，用yong於yu設she定ding普pu通tong插cha座zuo和he智zhi能neng插cha座zuo的de功gong能neng轉zhuan換huan和he需xu要yao定ding時shi開kai關guan時shi的de時shi間jian設she定ding。在zai程cheng序xu運yun行xing過guo程cheng中zhong，通tong過guo定ding時shi中zhong斷duan檢jian測ce是shi否fou有you按an鍵jian按an下xia。當dang功gong能neng鍵jian按an下xia不bu超chao過guo10s時進入定時開關模式，並通過加減按鍵設定定時開關的時間；當功能鍵按下超過10s時切換為普通插座使用，若在需要切換為智能插座
，則執行相同的操作。設定的參數和模式保存在mega48的E2PROM中。

1．7狀態顯示和告警電路

該設計采用LCDl602液晶顯示係統的狀態信息
，包括是否采用智能控製，主機運行狀態
、受控口狀態。LCDl602采用7線驅動法
，接1kΩ電阻到地
，用於調節液晶顯示對比度。顯示數據和指令通過LCDl602的DB4～DB7寫入。同時具備有聲光告警功能
，當出現過流或則定時切斷時間到時，相應的發光二極管閃爍以及蜂鳴器告警，並執行相應的動作。
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1．8實時時鍾電路

實時時鍾電路為定時開關提供精確的時間。用CR2025鎳氫紐扣電池作為PCF8563的後備電池(見圖5)。


2智能插座的軟件設計

主程序主要完成對I／O
，定時器的初始化、讀出存儲在E2PROM中的係統參數，同時根據模式設定進入相應的處理程序。該插座可運行於3種模式：智能定時模式、智能節能模式和普通模式。模式的切換通過模式按鍵來選擇。參數的測量主要由中斷服務程序定時完成。圖6為主程序流程圖。


由you於yu不bu同tong的de計ji算suan機ji待dai機ji電dian流liu大da小xiao不bu一yi樣yang，因yin此ci在zai使shi用yong前qian需xu采cai樣yang主zhu機ji的de待dai機ji電dian流liu。首shou先xian將jiang主zhu機ji進jin入ru待dai機ji模mo式shi

，通tong過guo模mo式shi按an鍵jian進jin入ru中zhong斷duan後hou采cai樣yang此ci時shi的de電dian流liu，並bing存cun入ruE2PROM中。

3智能插座的測試

將設計的插座按圖7的方式連接測試，采用P4雙核計算機和17寸顯示器進行測試，顯示器待機功耗為5W，待機電流約25mA。進入待機狀態後，按插座上的采樣按鈕，將此計算機的待機電流采樣存進E2PROM，測試結果表明
，當計算機進入待機狀態後，插座可以有效的切斷顯示器的電源。


benwenshejidezhinengjienengchazuo，juyouzhinengjienenghedingshikaiguangongneng，yekezuoweiputongchazuoshiyong。jingguoceshi，xitongxianshichulelianghaodekongzhixiaoguo，bujinshijisuanjiwaishededaijigonglvjiangweiling
，tongshiyeqidaolebaohuwaishedezuoyong
，zaijienengjianpaifangmianjuyouyidingdeshehuixiaoyiheguangfandetuiguangjiazhi。