紅外遙控節(jié)能智能插座設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　編號(hào)： 　　　</b></p><p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p><p>　　題目：遙控節(jié)能插座設(shè)計(jì)</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1. 緒論1</b></p><p>　　

2、1.1遙控節(jié)能插座的研究背景和意義1</p><p>　　1.2 遙控節(jié)能插座的研究現(xiàn)狀和前景3</p><p>　　1.3 本次遙控節(jié)能插座的研究?jī)?nèi)容5</p><p>　　1.3.1 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所應(yīng)用的原理6</p><p>　　1.3.2 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的6</p><p>　　2. 本次設(shè)計(jì)的

3、原理 8</p><p>　　2.1 本次設(shè)計(jì)用到的芯片的原理8</p><p>　　2.1.1 紅外接收頭的原理8</p><p>　　2.1.2 PIC12F675芯片的原理9</p><p>　　2.1.3 繼電器的工作原理9</p><p>　　2.2 電路的工作原理13</p>

4、<p>　　2.2.1 紅外接收電路13</p><p>　　2.2.2 降壓穩(wěn)壓電路14</p><p>　　2.2.3 檢測(cè)電路15</p><p>　　2.2.4 MCU控制電路15</p><p>　　2.2.5 通斷電路15</p><p>　　3.系統(tǒng)焊接與調(diào)試17</p>

5、;<p>　　3.1 硬件電路部分焊接17</p><p>　　3.1.1檢測(cè)電路部分的電阻18</p><p>　　3.1.2 降壓穩(wěn)壓電路部分的元器件18</p><p>　　3.2 調(diào)試19</p><p>　　3.2.1 降壓穩(wěn)壓電路的調(diào)試19</p><p>　　3.2.2調(diào)試單片機(jī)

6、的AD采樣模塊 19</p><p>　　3.2.3 調(diào)試紅外接收模塊 19</p><p>　　3.2.4 Timer1模塊的的調(diào)試19</p><p>　　4 節(jié)能插座的軟件設(shè)計(jì). 22</p><p>　　4.1 紅外接收部分22</p><p>　　4.2 AD 轉(zhuǎn)換部分22</p>

7、<p>　　4.3 自動(dòng)斷電部分22</p><p><b>　　5. 總結(jié)24</b></p><p>　　6. 參考文獻(xiàn)25</p><p><b>　　7. 致謝26</b></p><p><b>　　1. 緒論</b></p>&l

8、t;p>　　1.1遙控節(jié)能插座的研究背景和意義</p><p>　　在能源越來(lái)越枯竭的今天，人們想盡一切辦法去開發(fā)新的能源，但是隨著家用電器、視聽產(chǎn)品的普及自動(dòng)化辦公設(shè)備的廣泛應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)化的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的產(chǎn)品具有了待機(jī)功能，如電視機(jī)，電腦，冰箱，空調(diào)等等家用電器。但人們?cè)谙硎鼙憬莸耐瑫r(shí)，待機(jī)狀態(tài)下所消耗的能源也在造成驚人的浪費(fèi)。據(jù)調(diào)查，我國(guó)城市家庭的平均待機(jī)能耗，相當(dāng)于每個(gè)家庭每天都在亮著一盞15瓦到

9、30瓦的長(zhǎng)明燈。據(jù)測(cè)算，家電待機(jī)能耗占到中國(guó)家庭電力消耗的10%以上。據(jù)調(diào)查，我國(guó)家電待機(jī)現(xiàn)象十分普遍，有近七成的家庭使用家電后不關(guān)閉電源，三成多市民甚至不知道待機(jī)也會(huì)耗電。電器長(zhǎng)期待機(jī)有三宗“罪”。之一：耗費(fèi)電能驚人――不節(jié)能。電器待機(jī)年“吃”掉國(guó)家數(shù)百億度電。之二：意外事故頻頻發(fā)生――不安全。據(jù)統(tǒng)計(jì)，火災(zāi)損失中有3成以上是由電氣火災(zāi)引起的，其中的罪魁禍?zhǔn)拙故沁B接電器的插座。究其原因，除了插座質(zhì)量不過關(guān)以外，另一個(gè)重要原因即是處于長(zhǎng)期

10、通電狀態(tài)下的電器，存在安全隱患，待機(jī)時(shí)間一長(zhǎng)，導(dǎo)致超負(fù)荷工作而發(fā)生危險(xiǎn)。插座已經(jīng)成為家庭用電安全的軟肋！之三：降低電器使用壽命――不經(jīng)濟(jì)。此外，電器待機(jī)不僅消耗電能，因?yàn)殚L(zhǎng)期通電，原件壽命會(huì)大大縮短，使電器過早報(bào)廢。并</p><p>　　目前，待機(jī)功耗引起了各國(guó)政府的關(guān)注，美國(guó)、歐盟等許多國(guó)家和地區(qū)紛紛制定了產(chǎn)業(yè)政策，修訂相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，降低待機(jī)狀態(tài)下的能源浪費(fèi)。</p><p>　　所謂

11、待機(jī)能耗，就是電器不工作待機(jī)狀態(tài)下不拔插頭時(shí)所耗費(fèi)的電能。據(jù)中國(guó)節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證中心的調(diào)查，待機(jī)能耗較大的產(chǎn)品有：電腦、空調(diào)、電視、DVD、VCD、音響功放、錄像機(jī)和打印機(jī)等。如果將待機(jī)能耗放到一個(gè)宏觀的背景下進(jìn)行估算，那么結(jié)果會(huì)更驚人。以74厘米彩色電視機(jī)為例，按平均待機(jī)能耗18瓦，一天待機(jī)16小時(shí)，以2000萬(wàn)臺(tái)電視機(jī)計(jì)算，每年浪費(fèi)電能達(dá)21億千瓦時(shí)。普通壁掛式空調(diào)，如果不拔插頭，按平均待機(jī)能耗30瓦計(jì)，一個(gè)壁掛式空調(diào)一年將浪費(fèi)246千

12、瓦時(shí)，以全國(guó)1億家庭計(jì)算，每年要浪費(fèi)246億千瓦時(shí)。三峽工程設(shè)計(jì)安裝26臺(tái)70萬(wàn)千瓦發(fā)電機(jī)組，機(jī)組全部投產(chǎn)后年平均發(fā)電847億千瓦時(shí)。有人保守地估算，待機(jī)浪費(fèi)的電能將抵消掉三峽的發(fā)電量。</p><p>　　隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展 ，建設(shè)節(jié)約型社會(huì)已經(jīng)寫入十一五發(fā)展規(guī)劃 ，成為人們?nèi)粘Ｉ畹闹黝}。我們覺得它不僅表現(xiàn)在每個(gè)人的節(jié)能行動(dòng)上，更可以通過改進(jìn)設(shè)備的使用來(lái)達(dá)到節(jié)能的目的 ，節(jié)能插座的研究 ，將給我們解決待機(jī)能耗

13、問題。</p><p>　　遙控節(jié)能插座的研究現(xiàn)狀和前景</p><p>　　自節(jié)能類插座來(lái)世以來(lái)，節(jié)能插座得到了迅速的發(fā)展。目前市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)多種有節(jié)能的插。人們從各種途徑來(lái)減少各種電器的待機(jī)功耗,現(xiàn)在在市場(chǎng)上熱賣各種節(jié)能環(huán)保插座。據(jù)調(diào)查，市場(chǎng)上賣的“小管家”智能型插座在上海市每月銷售超過2萬(wàn)個(gè)。在蘇寧電器等門店，價(jià)格從80元至200元。</p><p>　　隨著

14、人們生活水平的提高,人們身邊各種電器將會(huì)越來(lái)越多,這將會(huì)刺激人們?nèi)パ芯亢烷_發(fā)更加先進(jìn)的節(jié)能環(huán)保類插座. 節(jié)能插座模塊最重要是節(jié)能，還有就是質(zhì)量要穩(wěn)定，以及自耗電要小.現(xiàn)在市場(chǎng)上所有的節(jié)能插座他的本身會(huì)有一定的功耗,所以我們要研發(fā)新型的節(jié)能插座,將需要從降低插座的本身功耗入手,盡可能的通過科學(xué)方法降低插座本身的功耗,是插座的節(jié)能效率進(jìn)一步提高. 可以加USB充電功能，這樣，方便對(duì)MP3,MP4,手機(jī)等進(jìn)行充電，也可以加防雷器，可以避免雷擊

15、損壞家用電器等等。 </p><p>　　另一個(gè)方面,插座本身的壽命需要盡可能的長(zhǎng),目前市場(chǎng)上的節(jié)能類產(chǎn)品的壽命是2年左右,一個(gè)插座使用2年以后,插座內(nèi)部的各種控制電路將漸漸的老化,導(dǎo)致插座的性能不穩(wěn)定.這就是說我們必須2年更換一次節(jié)能插座,這將給我們帶來(lái)另一種損失。</p><p>　　更有一個(gè)方面,目前市場(chǎng)上的節(jié)能插座價(jià)格普遍偏高,我從因特網(wǎng)上查到,在上海地區(qū),一個(gè)普通的節(jié)能插座要賣到

16、200多元,這么貴的價(jià)格對(duì)于一個(gè)上海市民來(lái)說或許說不算昂貴,但是對(duì)于農(nóng)村人民來(lái)說應(yīng)經(jīng)相當(dāng)昂貴,我相信沒有哪個(gè)農(nóng)民樂于花200元買個(gè)插座放家里面,因?yàn)檗r(nóng)村人每年的用電費(fèi)用也不過就200元左右.但是我們中國(guó)70%的公民是農(nóng)村人,所以研發(fā)出價(jià)格低廉的節(jié)能插座,從而向農(nóng)村推銷節(jié)能插座將會(huì)為我們節(jié)省出更多的能源。</p><p>　　另外,目前市場(chǎng)上的節(jié)能插座大都應(yīng)用在家庭辦公中,所以插座本身能提供的功率不是很大,<

17、/p><p>　　我們能不能設(shè)計(jì)出大功率的節(jié)能插座,從而使節(jié)能類產(chǎn)品應(yīng)用在企業(yè)中呢.所以在將來(lái),我們需要設(shè)計(jì)出負(fù)載很大的節(jié)能插座,以滿足大公司對(duì)節(jié)能插座的需求.</p><p>　　總的來(lái)說,節(jié)能插座將會(huì)是21世紀(jì)生活中一個(gè)常見的用品,但是目前的插座遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足我們的要求,我們需要改進(jìn)的地方還很多。</p><p>　　1.3本次節(jié)能插座的研究?jī)?nèi)容</p>

18、<p>　　本次研究主要內(nèi)容是通過設(shè)計(jì)電路,設(shè)計(jì)出一種紅外遙控節(jié)能插座,紅外節(jié)能插座是指采用在規(guī)定空間距離范圍內(nèi)，用遙控器發(fā)出紅外信號(hào)使開關(guān)插座開啟，在待機(jī)狀態(tài)延時(shí)一定時(shí)間后自動(dòng)斷的設(shè)備。</p><p>　　1.3.1 電路的原理圖</p><p>　　本次設(shè)計(jì)中用到的元器件主要有紅外接收頭（IRM-26），PIC12F675單片機(jī)，繼電器，三極管，整流二極管 ，穩(wěn)壓二極管，

19、電阻，電容等，它們的連接方法如下圖。</p><p>　　圖1 工作原理圖</p><p>　　上面右邊的紅外接收頭收到遙控器發(fā)的紅外信號(hào)以后就開啟繼電器，然后回路就通了，單片機(jī)一直檢測(cè)回路上負(fù)載的電壓，如果電壓一直小于單片機(jī)里預(yù)設(shè)的閾值的話就認(rèn)為負(fù)載在待機(jī)狀態(tài)，就自動(dòng)斷電。</p><p><b>　　本次設(shè)計(jì)的目的</b></p

20、><p>　　本次設(shè)計(jì)中要達(dá)到兩個(gè)目的，一是用紅外遙控器開啟插座，其次是要是負(fù)載一直在待機(jī)狀態(tài)的話延時(shí)一段時(shí)間后就自動(dòng)斷電，從而達(dá)到節(jié)約電，節(jié)能的目的。為了達(dá)到這些目的首先得用protel畫出上面的工作原理圖，然后進(jìn)一步畫出PCB原理圖，然后焊接各元件，調(diào)試，檢驗(yàn)等。</p><p>　　2. 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的原理</p><p>　　2.1 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)用到的芯片的原理

21、</p><p>　　2.1.1 紅外接收頭的原理</p><p>　　紅外接收電路通常被廠家集成在一個(gè)元件中，成為一體化紅外接收頭。 內(nèi)部電路包括紅外監(jiān)測(cè)二極管，放大器，限副器，帶通濾波器，積分電路，比較器等。紅外監(jiān)測(cè)二極管監(jiān)測(cè)到紅外信號(hào)，然后把信號(hào)送到放大器和限幅器，限幅器把脈沖幅度控制在一定的水平，而不論紅外發(fā)射器和接收器的距離遠(yuǎn)近。交流 信號(hào)進(jìn)入帶通濾波器，帶通濾波器可以通過30k

22、hz到60khz的負(fù)載波，通過解調(diào)電路和積分電路進(jìn)入比較器，比較器輸出 高低電平，還原出發(fā)射端的信號(hào)波形。紅外接收頭的種類很多，引腳定義也不相同，一般都有三個(gè)引腳，包括供電腳，接地和信號(hào)輸出腳。 </p><p>　　圖2 紅外接收頭</p><p>　　我們知道，人的眼睛能看到的可見光按波長(zhǎng)從長(zhǎng)到短排列，依次為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。其中紅光的波長(zhǎng)范圍為0.62～0.76μm

23、；紫光的波長(zhǎng)范圍為0.38～0.46μm。比紫光波長(zhǎng)還短的光叫紫外線，比紅光波長(zhǎng)還長(zhǎng)的光叫紅外線。紅外線遙控就是利用波長(zhǎng)為0.76～1.5μm之間的近紅外線來(lái)傳送控制信號(hào)的。</p><p><b>　　圖3 包裝尺寸 </b></p><p>　　圖4 絕對(duì)最大額定值</p><p>　　2.1.2 單片機(jī)PIC12F675芯片的原理<

24、;/p><p>　　單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。</p><p>　　PIC單片機(jī)（Peripheral Interface Co

25、ntroller）是一種用來(lái)開發(fā)去控制外圍設(shè)的芯片，由Microchip 公司生產(chǎn)出來(lái)的。PIC12F675是8引腳閃存8位CMOS單片機(jī) 。它由 定時(shí)/計(jì)數(shù)器模塊，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，比較器模塊等模塊組成，具有高性能的RISC CPU ，特殊單片機(jī)功能，低功耗功能，外設(shè)功能 等功能。</p><p><b>　　圖5 引腳示意圖</b></p><p><b>

26、;　　圖6 引腳說明</b></p><p>　　圖7 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　我在本次設(shè)計(jì)中用到芯片的 各個(gè)引腳，存儲(chǔ)器，定時(shí)器模塊，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。</p><p>　　數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（參見圖8）被分成兩個(gè)存儲(chǔ)區(qū)，這兩個(gè)存儲(chǔ)區(qū)中包含通用寄存器和特殊功能寄存器。特殊功能寄存器位于每個(gè)存儲(chǔ)區(qū)的前32 個(gè)單元中。寄存器中20h到5Fh 的存儲(chǔ)單元是通

27、用寄存器，它們以靜態(tài)RAM 的形式實(shí)現(xiàn)并同時(shí)映射到兩個(gè)存儲(chǔ)區(qū)中。所有其它RAM均未用，且讀取時(shí)返回值為0。RP0（STATUS<5>）是存儲(chǔ)區(qū)選擇位。RP0 = 0 選擇存儲(chǔ)區(qū)0 ， RP0 = 1 選擇存儲(chǔ)區(qū)1</p><p><b>　　圖8 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器</b></p><p>　　我在本次設(shè)計(jì)中 在紅外信號(hào)的接收，自動(dòng)斷電功能的實(shí)現(xiàn)方面分別用到了

28、此單片機(jī)的Timer0,Timer1模塊。</p><p>　　Timer0 工作原理</p><p>　　Timer0是8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，通過清零T0CS 位（OPTION_REG<5>）選擇定時(shí)器模式。在定時(shí)器模式下，Timer0 模塊在每個(gè)指令周期遞增（不帶預(yù)分頻器）。如果對(duì)TMR0 執(zhí)行寫操作，在接下來(lái)的兩個(gè)指令周期Timer0 禁止遞增。</p><

29、;p>　　當(dāng)TMR0 寄存器定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器產(chǎn)生從FFh 至00h 的溢出時(shí)，產(chǎn)生Timer0 中斷。此溢出將T0IF 位置位。可以通過清零T0IE 位（INTCON<5>）來(lái)屏蔽該中斷。在重新允許中斷之前，必須在軟件中用Timer0 模塊的中斷服務(wù)程序?qū)0IF 位（INTCON<2>）清零。</p><p>　　圖9 TIMER0/WDT 預(yù)分頻器的框圖 </p>

30、<p>　　Timer1 工作原理</p><p>　　Timer1是16位定時(shí)器，在定時(shí)器工作模式下， Timer1 在每個(gè)指令周期進(jìn)行遞增計(jì)數(shù)。在計(jì)數(shù)器工作模式下Timer1 在外部時(shí)鐘輸入T1CKI 的每個(gè)上升沿進(jìn)行遞增計(jì)數(shù)。此外，計(jì)數(shù)器模式時(shí)鐘可以與單片機(jī)系統(tǒng)時(shí)鐘同步或異步運(yùn)行。</p><p>　　在計(jì)數(shù)器和定時(shí)器模塊中，計(jì)數(shù)器/ 定時(shí)器時(shí)鐘可通過T1G 輸入引腳進(jìn)行

31、選通控制。如果需要外部時(shí)鐘振蕩器（且單片機(jī)正在使用不帶CLKOUT 的INTOSC），Timer1 可以使用LP 振蕩器作為時(shí)鐘源。</p><p>　　Timer1 寄存器（TMR1H:TMR1L）遞增到FFFFh 時(shí)將翻轉(zhuǎn)返回到0000h。當(dāng)Timer1 計(jì)滿回零時(shí)，Timer1 的中斷標(biāo)志位（PIR1<0>）將置1。要使能計(jì)滿回零時(shí)產(chǎn)生中斷。</p><p>　　Time

32、r1 具有四個(gè)預(yù)分頻器選項(xiàng)，允許對(duì)時(shí)鐘輸入進(jìn)行1、2、4、或8 分頻。T1CKPS 位（T1CON<5:4>）對(duì)預(yù)分頻計(jì)數(shù)器進(jìn)行控制。對(duì)預(yù)分頻計(jì)數(shù)器不能直接進(jìn)行讀寫操作；但是，通過寫入TMR1H 或TMR1L 可清零預(yù)分頻計(jì)數(shù)器。</p><p>　　圖10 Timer1 框圖</p><p>　　圖11 TIMER1 加計(jì)數(shù)邊沿 </p><p>　

33、　模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）模塊 </p><p>　　模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）可以將模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為表示該信號(hào)的一個(gè)10 位2 進(jìn)制數(shù)。PIC12F675 有四個(gè)模擬輸入通道，并復(fù)用到一個(gè)采樣保持電路。采樣保持電路的輸出與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入相連。模數(shù)轉(zhuǎn)換器通過逐次逼近比較產(chǎn)生二進(jìn)制數(shù)，并將結(jié)果存入10 位寄存器?？捎密浖x擇轉(zhuǎn)換所使用的參考電壓為VDD 或者是VREF引腳提供的電壓。有兩個(gè)用于控制A/D 模塊功能的寄存器

34、：ADCON0， ANSEL 。</p><p>　　ANS3:ANS0 位（ANSEL<3:0>）和TRISIO 位控制A/D 端口引腳的操作。置位相應(yīng)的TRISIO 位，可將引腳輸出驅(qū)動(dòng)器置為高阻態(tài)。同樣，置位相應(yīng)的ANS 位可禁止數(shù)字輸入緩沖器。PIC12F675 上有4 個(gè)模擬通道（AN0 到AN3） 。CHS1:CHS0 位（ADCON0<3:2>）控制哪條通道與采樣保持電路相連

35、。</p><p><b>　　圖12 AD 框圖</b></p><p><b>　　繼電器的工作原理</b></p><p>　　在控制部分使用的繼電器型號(hào)是 HK3FF-DC5V-SHG,該繼電器有5個(gè)引腳，其中2號(hào)腳和3號(hào)腳是繼電器的線圈引腳，一號(hào)腳和5號(hào)腳是長(zhǎng)斷的，1號(hào)腳和4號(hào)腳是常開的，該繼電器的工作電壓時(shí)5V

36、，最大電流為15A，當(dāng)線圈通電時(shí)，1號(hào)腳和4號(hào)腳連通，和5號(hào)腳斷開，當(dāng)線圈斷電時(shí)，1號(hào)腳和5號(hào)腳連通，和4號(hào)腳斷開。</p><p><b>　　電路的工作原理</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)主要由降壓穩(wěn)壓電路，紅外線接收電路，檢測(cè)電路，MCU控制電路，通斷電路等組成。</p><p><b>　　紅外線接收電路</b&g

37、t;</p><p>　　電路的接收部分用紅外接收頭（IRM-26 ），抗干擾電阻。</p><p>　　電路的接收部分如下圖13所示。</p><p><b>　　圖13 </b></p><p>　　紅外接收頭的工作電壓是5v直流電，三腳接降壓穩(wěn)壓電路出來(lái)的5v電，二腳接地，一腳為輸出端，接到單片機(jī)的IO口，收到遙控

38、器發(fā)射的紅外信號(hào)以后把信號(hào)送到單片機(jī)去，然后就可以開啟繼電器，電阻R12的作用是抗干擾信號(hào)。</p><p><b>　　降壓穩(wěn)壓電路</b></p><p>　　我在本次設(shè)計(jì)的降壓穩(wěn)壓電路部分用了電容降壓原理 。</p><p>　　電容降壓的工作原理并不復(fù)雜，他的工作原理是利用電容在一定的交流信號(hào)頻率下產(chǎn)生的容抗來(lái)限制最大工作電流。例如，在

39、50Hz的工頻條件下，一個(gè)1uF的電容所產(chǎn)生的容抗約為3180歐姆。當(dāng)220V的交流電壓加在電容器的兩端，則流過電容的最大電流約為70mA。雖然流過電容的電流有70mA，但在電容器上并不產(chǎn)生功耗，應(yīng)為如果電容是一個(gè)理想電容，則流過電容的電流為虛部電流，它所作的功為無(wú)功功率。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，我們?nèi)绻谝粋€(gè)1uF的電容器上再串聯(lián)一個(gè)阻性元件，則阻性元件兩端所得到的電壓和它所產(chǎn)生的功耗完全取決于這個(gè)阻性元件的特性。 </p>&l

40、t;p>　　降壓穩(wěn)壓電路由兩部分組成，第一部分是先把220v交流電轉(zhuǎn)換成24v直流電給繼電器供電，第二部分是把24v轉(zhuǎn)換成5v給單片機(jī)，紅外接收頭供電。</p><p>　　第一部分是如下圖14所示：</p><p><b>　　圖14</b></p><p>　　上圖所示的降壓穩(wěn)壓電路是電容降壓式簡(jiǎn)易電路，C1為降壓電容器 ，D2為半波

41、整流二極管，D3為穩(wěn)壓二極管（24v），R2，R3為關(guān)斷電源后C1的電荷泄放電阻。通過這電路可以達(dá)到把220v交流電轉(zhuǎn)換成24v的效果。</p><p>　　第二部分如下圖15所示：</p><p><b>　　圖15</b></p><p>　　C5：電解電容，對(duì)穩(wěn)壓后的電壓濾波,c3,c4貼片電容（0.1uf），濾波作用，R7放電電容，D4

42、穩(wěn)壓二極管（5v）,通過這電路把24v轉(zhuǎn)換成5v，然后給單片機(jī)，紅外接收頭供電。</p><p>　　2.2.3 檢測(cè)電路</p><p><b>　　圖16</b></p><p>　　電阻R4跟回路上的負(fù)載相串聯(lián)，R5的作用是保護(hù)作用（萬(wàn)一R4出問題就用R5來(lái)保護(hù)單片機(jī)燒壞），C2的作用是濾波，通過這電路單片機(jī)檢測(cè)負(fù)載的電壓。</p

43、><p><b>　　MCU控制電路 </b></p><p>　　MCU控制電路就是用單片機(jī)來(lái)控制電路，如下圖所示：</p><p><b>　　圖17</b></p><p>　　控制電路用PIC12F675單片機(jī)，單片機(jī)的一腳接電源，8腳接地，6,7腳用來(lái)下載程序，7腳還接檢測(cè)電路，通過AD轉(zhuǎn)換來(lái)

44、檢測(cè)負(fù)載的電壓，5腳與紅外接收頭的輸出端相連，通過5腳來(lái)控制繼電器的開啟。2腳與通斷電路相連，如果單片機(jī)檢測(cè)的電壓一直小于預(yù)設(shè)的閾值的話，通過把2腳置零來(lái)關(guān)掉繼電器，從而達(dá)到自動(dòng)斷電的功能，4腳是復(fù)位。</p><p>　　2.2.5 通斷電路</p><p>　　電路的最后一部分是通斷電路，通過繼電器來(lái)控制回路的通斷，電路如下圖所示：</p><p><b

45、>　　圖18</b></p><p>　　當(dāng)單片機(jī)的2號(hào)腳沒輸出的時(shí)候，三極管Q1 的基極的電壓為零，三極管的發(fā)射極輸出為零，所以繼電器的線圈沒有電流，導(dǎo)致開關(guān)斷開。 </p><p>　　當(dāng)2號(hào)腳有輸出時(shí)候，三極管的基極有電壓，三極管的發(fā)射極有輸出，所以三極管的集電極和發(fā)射極之間導(dǎo)通，繼電器的線圈上有電流，導(dǎo)致開關(guān)閉合。</p><p>　　在繼

46、電器的45端反相接了一個(gè)二極管D1，這個(gè)二極管非常重要，線圈通電正常工作時(shí)，二極管對(duì)電路不起作用。當(dāng)繼電器線圈在斷電的一瞬間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很強(qiáng)的反向電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)二極管就是用來(lái)消耗反向電動(dòng)勢(shì)的，如果不加這二極管，反向電動(dòng)勢(shì)會(huì)直接作用在驅(qū)動(dòng)三極管上，很容易將三極管燒壞。</p><p>　　3. 系統(tǒng)的焊接與調(diào)試</p><p>　　3.1 硬件電路部分的焊接</p><p&g

47、t;　　我畫好電路原理圖，PCB圖，然后做PCB板，然后就去老師那領(lǐng)取本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中用的元器件，我在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中用到的元器件大部分是貼的，很少幾個(gè)是插的那種，因?yàn)槲乙郧坝眠^的元器件都是插的那種的 ，對(duì)貼片的 電阻，電容，二極管，三極管等元件根本就不熟悉，所以我在領(lǐng)元器件之前經(jīng)過上網(wǎng)查資料，和老師的幫助下對(duì)這些元器件慢慢熟悉起來(lái)了。</p><p>　　3.1.1 在檢測(cè)電路部分的電阻</p>&

48、lt;p>　　圖19 水泥型繞線電阻器</p><p>　　將電阻線繞於無(wú)咸性耐熱瓷件上或用氧化膜 電阻等固定電阻器，外面加上耐熱，耐濕及耐腐 蝕的材料保護(hù)固定而成。水泥型電阻是把電阻體 放入方形瓷器框內(nèi)，用特殊不燃性耐熱水泥充填 密封而成。具有耐高功率、散熱容易、穩(wěn)定性高 等特點(diǎn) ,1額定功率一般在 </p><p><b>　　瓦以上。 </b></

49、p><p>　　3.1.2 降壓穩(wěn)壓電路部分的元器件</p><p>　　圖20 貼片電阻 圖21 貼片電容</p><p>　　貼片電阻，電容體積小，重量輕，電性能穩(wěn)定，可靠性高；裝配成本低，并與自動(dòng)裝貼設(shè)備匹配；機(jī)械強(qiáng)度高、高頻特性優(yōu)越。</p><p>　　圖22 電解電容

50、</p><p>　　電解電容容量大、體積小，耐壓高（但耐壓越高，體積也就越 大），一般在 500V 以下。常用于交流旁路和濾波， 在本次設(shè)計(jì)中用作濾波。</p><p><b>　　圖23 穩(wěn)壓二極管</b></p><p>　　􀂄穩(wěn)壓二極管是利用二極管的反向擊穿特性制成的。 在電路中其兩端的電壓保持基本不變，起到穩(wěn)定電壓的

51、作用。</p><p>　　圖24 整流二極管 </p><p>　　整流二極管主要用于整流電路，即把交流電變換成脈動(dòng)的直流電。整流二極管都是面結(jié)型，因此 結(jié)電容較大，使其工作頻率較低。一般為 3kHZ 以下。 </p><p><b>　　3.2 調(diào)試</b></p><p>　　3.2.1 降壓穩(wěn)壓電路的調(diào)試<

52、;/p><p>　　我熟悉完各個(gè)元器件以后開始焊接電路了，第一部分焊了降壓穩(wěn)壓電路部分，因?yàn)閯傞_始就接220v電來(lái)調(diào)試比較危險(xiǎn)，所以我先沒有接220v電，接了12v直流電進(jìn)行了調(diào)試，我先焊了阻容降壓電路把12v變換成5v電給紅外接收頭，單片機(jī)供電，焊完電路后我用萬(wàn)用表測(cè)各部分的電壓是否正常，觀察電路中有沒有虛焊，短路的地方。要是有虛焊的地方，重新焊接了。</p><p>　　3.2.2 調(diào)試

53、單片機(jī)的AD采樣模塊</p><p>　　因?yàn)槲以谠O(shè)計(jì)中用的單片機(jī)PIC12F675自帶AD轉(zhuǎn)換模塊的，但是不能仿真，AD轉(zhuǎn)換的結(jié)果是否正確沒有辦法看。所以我用比較笨的辦法驗(yàn)證了AD轉(zhuǎn)換的結(jié)果是否正確。</p><p>　　首先，我在降壓穩(wěn)壓電路出來(lái)的5v電后面接了個(gè)電位器，然后接到單片機(jī)的IO引腳了。然后通過電位器改變電壓在0-5v之間變化，用單片機(jī)的AD模塊給這電壓進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。<

54、;/p><p>　　剛開始我沒有把繼電器焊上去，在繼電器線圈的兩個(gè)引腳之間加一個(gè)燈，然后在程序里預(yù)設(shè)一個(gè)電壓值，如果AD采樣的電壓小于這個(gè)值燈不亮，大于這個(gè)值燈就會(huì)亮，然后我慢慢的扭轉(zhuǎn)電位器改變電壓，電壓改變剛好大于預(yù)設(shè)的電壓值的時(shí)候燈就會(huì)亮，說明AD轉(zhuǎn)換模塊工作正常，剛好燈亮的那瞬間我就停止扭轉(zhuǎn)，用萬(wàn)用表測(cè)這時(shí)候的電壓，然后跟我程序里的設(shè)的電壓值進(jìn)行比較，看AD轉(zhuǎn)換的結(jié)果是否正確，有多少誤差。我每次比較完以后在程序

55、里的電壓值再修改，再進(jìn)行比較，就這樣比較了好幾個(gè)值。</p><p><b>　　下面是比較的結(jié)果：</b></p><p><b>　　表1</b></p><p>　　通過上述方法來(lái)驗(yàn)證單片機(jī)的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊是否正常工作，轉(zhuǎn)換的結(jié)果是否正確，通過上述表格可以看出要采樣的電壓值越來(lái)越大AD轉(zhuǎn)換的結(jié)果就越正確。</p&

56、gt;<p>　　3.2.3 調(diào)試紅外接收模塊</p><p>　　因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)中需要用紅外遙控器來(lái)開啟繼電器的，但我調(diào)試的時(shí)候先用燈代替繼電器，用遙控器來(lái)控制燈的亮滅。這個(gè)時(shí)候Timer0的作用是用來(lái)定時(shí)，因?yàn)檫b控器發(fā)的紅外信號(hào)是高低電平組成的。如下圖25所示：</p><p><b>　　圖25 紅外信號(hào)</b></p><p&

57、gt;　　如果單片機(jī)的IO是低電平的話我用Timer0延時(shí)一定的時(shí)間，再判斷單片機(jī)的IO是否為低電平，如果是低電平就讓燈亮，通過這樣的調(diào)試我對(duì)PIC單片機(jī)的Timer0模塊的工作原理，使用方法有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。</p><p>　　3.2.4 Timer1 模塊的調(diào)試</p><p>　　調(diào)試當(dāng)中，我用Timer1 模塊來(lái)進(jìn)行定時(shí)，從而控制燈的亮滅，我先程序里設(shè)先讓燈亮起來(lái)，然后用Tim

58、er1 模塊來(lái)定時(shí)一定的時(shí)間，這時(shí)間到了燈就滅，通過這樣的調(diào)試我對(duì)PIC單片機(jī)的Timer1模塊的工作原理，使用方法有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。 </p><p>　　4. 節(jié)能插座的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　程序主要由紅外信號(hào)接收部分，AD轉(zhuǎn)換部分，自動(dòng)斷電部分組成。</p><p>　　4.1 紅外信號(hào)接收部分</p><p>　　因?yàn)楸敬卧O(shè)

59、計(jì)中需要用紅外遙控器來(lái)開啟繼電器使回路通電，首先，按紅外遙控器的按鍵發(fā)送紅外信號(hào)，然后紅外接收頭就收到遙控器發(fā)的紅外信號(hào)，收到的信號(hào)接到單片機(jī)的IO口。程序里判斷收到的信號(hào)如果是低電平的話延時(shí)一定的時(shí)間再次去判斷，如果第二次單片機(jī)的IO口還是低電平的話，就認(rèn)為收到的信號(hào)是遙控器發(fā)的信號(hào)而不是干擾信號(hào)。然后就使繼電器開啟，從而能達(dá)到用遙控器來(lái)開啟節(jié)能插座的效果。</p><p>　　4.2 AD轉(zhuǎn)換部分</

60、p><p>　　單片機(jī)的AD轉(zhuǎn)換模塊一直對(duì)負(fù)載的電壓進(jìn)行AD采樣，首先在程序里設(shè)置一個(gè)閾值電壓，然后AD采樣的結(jié)果與閾值電壓相比較，如果AD采樣的值大于電壓閾值的話繼續(xù)進(jìn)行AD采樣繼續(xù)比較，如果小于閾值電壓的話在存儲(chǔ)器了計(jì)數(shù)。</p><p>　　4.3 自動(dòng)斷電部分</p><p>　　如果AD采樣的結(jié)果小于閾值電壓的話在存儲(chǔ)器里計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)計(jì)到我一個(gè)數(shù)的時(shí)候，開始用T

61、imer1定時(shí)器模塊進(jìn)行延時(shí)，等延時(shí)時(shí)間到了以后就關(guān)閉繼電器，使回路斷路，從而能達(dá)到自動(dòng)斷電的功能。</p><p>　　程序流程如下圖所示：</p><p><b>　　圖26 程序流程圖</b></p><p><b>　　5. 總結(jié)</b></p><p>　　通過自己的努力和指導(dǎo)老師的幫助下

62、，我做完了畢業(yè)設(shè)計(jì)。目前市場(chǎng)上的節(jié)能類產(chǎn)品的種類繁多，我這次畢業(yè)設(shè)計(jì)作品還不夠完美。</p><p>　　總的來(lái)說，我只做到了最基本的要求，功能很少。我做出來(lái)的作品只能用紅外遙控器來(lái)開啟，不能用遙控器來(lái)關(guān)閉。需要改進(jìn)的地方還是很多，在將來(lái)的研究過程中，我會(huì)做出功能更加齊全的節(jié)能插座。比如可以治理諧波、消除浪涌、穩(wěn)壓防雷作用，這樣會(huì)大大增強(qiáng)了電器設(shè)備的使用壽命。</p><p>　　還可以加

63、USB充電功能，這樣就能很方便的對(duì)MP3，手機(jī)等電器進(jìn)行充電。還可以加電磁濾波功能，輸出極其穩(wěn)定的無(wú)雜波的純凈交流電。使視頻畫面更加清晰穩(wěn)定。專供家庭影院之使用。 </p><p><b>　　6. 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　康華光 著，“電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分（第五版）”[J]，高等教育出版社;</p><p>　　曾慶貴 著，“集

64、成電路版圖設(shè)計(jì)”[J]，2008年2月第一版，機(jī)械工業(yè)出版社;</p><p>　　康華光、陳大欽、張林：《電子技術(shù)基礎(chǔ)》模擬部分（第五版）[J]，2006年12月;</p><p>　　【美】Paul R.Gray Paul J.Hurst Stephen H.Lewis Robert G.Meyer 著，“模擬集成電路的分析與設(shè)計(jì)”[J]，2005年6月第一版，高等教育出版社;&

65、lt;/p><p>　　5.干學(xué)溫 趙寶瑛 等著，“集成電路原理與設(shè)計(jì)”[J]，2006年6月第一版，北京大學(xué)出辦社;</p><p>　　6.閻石、清華大學(xué)電子學(xué)教研組：《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》（第五版）[J ]，2006年12月;</p><p>　　7.嵌入式系統(tǒng)工程設(shè)計(jì) 竇振中著[J ] ， 工業(yè)出版社，2007年5月;</p><p>　　

66、8.趙爭(zhēng)鳴,劉建政. 太陽(yáng)能光伏發(fā)電及其應(yīng)用[M] . 北京:科學(xué) 出版社,2005.;</p><p>　　9.王長(zhǎng)貴,王斯成. 太陽(yáng)能光伏發(fā)電實(shí)用技術(shù)[M] . 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.;</p><p>　　10.李敏君,張英華,陳奇,等. 基于Atmega 16 單片機(jī)的低壓配電網(wǎng)裝置的設(shè)計(jì)[J ] . 微計(jì)算機(jī)信息,2009 ,25 (17) :1942196.;<

67、/p><p>　　11.鄭建新,劉生輝,王克英. 基于AVR 單片機(jī)的變壓器智能監(jiān)測(cè)儀[J ] . 電測(cè)與儀表,2009 (2) :28231.;</p><p>　　12.馬愛華,張曉冬,張偉. 基于AVR 的鋰電池智能充電器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J ] . 微計(jì)算機(jī)信息,2009 ,25 (5) :71273 ,75.;</p><p>　　13.何立民. IC 總線應(yīng)用系

68、統(tǒng)設(shè)計(jì)[M] . 北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1995.;</p><p><b>　　7.致謝</b></p><p>　　在完成終稿的今天，在敲完最后一個(gè)句號(hào)的時(shí)刻，我的思想同周圍凝固的熱氣一樣停駐了，不知道是慰藉還是悲傷，大學(xué)四年的生活就這樣結(jié)束了，而眼前的路還很長(zhǎng)，雖然似乎有些迷茫，但我必須整理心情，背上行囊，堅(jiān)定的踏上新的征程。</p>&l

69、t;p>　　在最初我開始做這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候覺得很吃力，因?yàn)楫?dāng)時(shí)單片機(jī)沒有學(xué)好，而且這次設(shè)計(jì)中用到的PIC單片機(jī)以前沒有接觸過，好多知識(shí)都不知道，通過查資料努力學(xué)習(xí)和指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下才能按時(shí)的完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)和論文。</p><p>　　我第一個(gè)要感謝是我的導(dǎo)師謝建軍老師，從最初的開題報(bào)告到文獻(xiàn)翻譯再到現(xiàn)在的畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)論文，我在謝老師身邊學(xué)到了不少東西，他教會(huì)了我很多東西，不僅是專業(yè)方面的知識(shí)，還有以

70、后在社會(huì)里的事，我感覺在短短的一個(gè)月里在他那里學(xué)到的東西比以前幾年學(xué)過的東西還多，我很基礎(chǔ)的知識(shí)都不知道問他的時(shí)候，他并沒有生氣反而很細(xì)心的幫我解釋了。我有什么地方做錯(cuò)的時(shí)候他很細(xì)心的幫我指導(dǎo)糾正錯(cuò)誤，除了敬謝老師的專業(yè)水平外，他的為人和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在這里我再一次感謝謝老師祝您身體健康，合家歡樂，萬(wàn)事如意。</p><p>　　其次感謝所有在大學(xué)四年里給我教