具有自动断电功能的智能插座设计
摘 要本课题主要以具有自动断电功能的智能插座设计作为了研究课题，设计了一款采用STM32微处理器来作为内部核心控制器的智能系统，本课题为这款微处理器控制系统实现了定时启闭、时间显示以及参数显示等一些重要功能，由于采用的主控微处理器芯片内部资源较为丰富并且CPU的主频频率比较高，使得运算速度非常快，所以这款自动断电插座系统的整体性能经过多角度测试后表现的非常稳定和灵活，能够按照使用者的操控进行快速响应，达到了预期所有的功能设计指标。本课题对这款自动断电插座系统的设计内容分为了软件系统和硬件系统两个部分，通过长时间的测试结果可以发现这款系统非常适合推向市面，能在一定程度上降低相关产品的研发成本。
目录
一、 引言 1
（一） 自动断电插座的发展背景 1
（二） 自动断电插座的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 自动断电插座的方案设计 3
三、 系统硬件设计 4
（一） 自动断电插座主控电路设计 4
（二） 插座的计时电路设计 5
（三） 插座的液晶显示电路设计 6
（四） 插座开关控制电路设计 8
四、 系统软件设计 10
（一） 自动断电插座的主程序流程设计 10
（二） RTC时钟子程序设计 11
（三） 液晶驱动子程序流程设计 11
（四） 继电器控制子程序流程设计 13
五、 实物制作与安装 15
总结 19
参考文献 20
致 谢 21
附录一 原理图 22
附录二 PCB图 23
附录三 元件列表 24
附录四 程序 25
引言
自动断电插座的发展背景
本课题将对基于STM32微处理器型微处理器而实现的自动断电插座系统做研究，涉及到这种系统的起源以及发展过程，通过对自动断电插座系统发展过程资料的调查，对其表现出的大多数问题进行综合探讨，并选取出一些高性价比产品中所表现出的优秀设计之处进行重点研究，争取能够将其植入到本课题设计的这款自动断电插座控制系统中。如今通过微处 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
理器芯片控制实现的自动断电插座系统之所以能够进行普及，是因为这种系统具有独特的自身魅力，首先自动断电插座控制系统实现的所有智能功能几乎都是在一片外形体积非常小的硅片芯片中进行控制实现的，这种高集成度的芯片不但工作稳定，还能够将自动断电插座系统所要实现的智能功能实现高效的转换，程序设计员通过各种类型的语句代码即可将功能进行底层转换；另一方面要说到具有智能采集功能的传感器技术对微处理器控制系统的贡献，通过各种各样的传感器的植入，使得微处理器控制系统能够对系统外部的各种类型的信号进行高速采集并将采集信号以最大兼容方式送入微处理器芯片中进行使用，这样就能够保证微处理器系统的功能更加丰富。通过对大量的产品文档和技术资料进行详细查阅后可以知道自动断电插座系统这种控制系统历经了多个有代表性意义的阶段，首先在等微处理器芯片研发和应用技术还没有普及甚至是没出现之前，自动断电插座系统的研发人员只能够在种类较少的数字集成芯片中找寻到一些功能较为简单的逻辑门芯片、译码或者解码芯片，通过数十个这种功能较为简单的数字芯片进行电路搭建，构建出一个电路形式非常复杂的自动断电插座系统架构，虽然电路架构看起来非常复杂，但是最终能够实现的功能却非常简单，此时的自动断电插座系统外形体积较为庞大，大多数资料表示工程师最为头疼的就是当自动断电插座系统出现故障时，故障排查工作以及维修非常麻烦，需要对硬件电路架构中的各个节点进行逐一排查，需要消耗较多的时间才能够找寻到问题的所在。在上世纪八十年代前后低性能的等微处理器芯片被研发出来，伴随着微处理器芯片一同出现的是最新版本的C语言编程语言，微处理器系统研发人员将这种最初适用于unix系统开发的高级语言，率先引入到了微处理器系统开发领域，将C语言能够直接操作底层硬件的属性加以使用，由于可以直接操作微处理器芯片中的各种类型的寄存器，因此就能够使得微处理器按照C语言程序代码的控制而实现工作，这样设计人员就能够将设计灵感通过C语言程序代码进行转换，从而实现微处理器控制系统的各种智能功能。
自动断电插座的国内外发展现状
自动断电插座系统目前在国内外的发展现状可以通过与这类系统有关的产品来进行反映，目前市面上的自动断电插座系统相关产品大致可以分为高中档和低档等层次，这种分类方法主要是通过这些产品所能够表现出来的最大性能来进行划分的，由于具备高端性能的自动断电插座系统产品的内部往往采用了高性能的微处理器和精密芯片来实现，这些芯片目前还只能依靠进口来获得，国内尚且没有掌握核心研发技术，而欧美国家目前不但掌握了与之相关的高性能芯片的研发技术，而且能够独立的通过这些芯片的搭建，配备高效的算法流程实现高端性能的自动断电插座系统，所以国内的研发团队还有一段很长的路要走。
本文主要研究内容
本课题设计的这款自动断电插座系统采用了STM32微处理器来作为核心处理器的方案，并且在STM32微处理器片外结合了LCD1602显示器、时钟芯片和继电器等元器件，实现了如下设计指标：能够对插座的时间日期以及工作时间段等信息进行非常清晰的液晶显示效果，并且可以实现快速的显示内容更新速度，能够实现STM32微处理器准确获取当前时间日期信息的功能，使得系统能够实时掌握对插座的启闭时间，并且能够将其清晰的显示在液晶屏上，设计继电器控制电路，通过STM32微处理器的管脚控制实现继电器内部触头的闭合和断开，从而对插座进行灵活的启闭控制。
自动断电插座的方案设计
本课题将采用下图中的结构框图来对自动断电插座系统进行模块化设计，在硬件系统和软件系统两个层面上将整个系统划分成了STM32微处理器最小系统电路、LCD1602显示电路、DS1302时钟芯片电路和继电器驱动电路等部分，在下文的软硬件设计部分将详细对这些模块的软硬件驱动进行设计，其中STM32微处理器最小系统的作用是起到整个系统的控制作用，实现对LCD1602液晶屏电路、DS1302计时电路和继电器驱动电路的驱动，在插座的启闭控制方面主要通过图中的插座开关电路来实现驱动，微处理器通过输出高低电平控制继电器从而接通或者切断市电的输入，使得插座能够实现市电的输出或者停止输出；时间日期的数据主要通过图中的DS1302型RTC模块来实现；按键电路主要用于实现时间日期以及插座启闭时间段的设置；液晶屏用于实现各项参数的高清晰度显示。
目录
一、 引言 1
（一） 自动断电插座的发展背景 1
（二） 自动断电插座的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 自动断电插座的方案设计 3
三、 系统硬件设计 4
（一） 自动断电插座主控电路设计 4
（二） 插座的计时电路设计 5
（三） 插座的液晶显示电路设计 6
（四） 插座开关控制电路设计 8
四、 系统软件设计 10
（一） 自动断电插座的主程序流程设计 10
（二） RTC时钟子程序设计 11
（三） 液晶驱动子程序流程设计 11
（四） 继电器控制子程序流程设计 13
五、 实物制作与安装 15
总结 19
参考文献 20
致 谢 21
附录一 原理图 22
附录二 PCB图 23
附录三 元件列表 24
附录四 程序 25
引言
自动断电插座的发展背景
本课题将对基于STM32微处理器型微处理器而实现的自动断电插座系统做研究，涉及到这种系统的起源以及发展过程，通过对自动断电插座系统发展过程资料的调查，对其表现出的大多数问题进行综合探讨，并选取出一些高性价比产品中所表现出的优秀设计之处进行重点研究，争取能够将其植入到本课题设计的这款自动断电插座控制系统中。如今通过微处 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
理器芯片控制实现的自动断电插座系统之所以能够进行普及，是因为这种系统具有独特的自身魅力，首先自动断电插座控制系统实现的所有智能功能几乎都是在一片外形体积非常小的硅片芯片中进行控制实现的，这种高集成度的芯片不但工作稳定，还能够将自动断电插座系统所要实现的智能功能实现高效的转换，程序设计员通过各种类型的语句代码即可将功能进行底层转换；另一方面要说到具有智能采集功能的传感器技术对微处理器控制系统的贡献，通过各种各样的传感器的植入，使得微处理器控制系统能够对系统外部的各种类型的信号进行高速采集并将采集信号以最大兼容方式送入微处理器芯片中进行使用，这样就能够保证微处理器系统的功能更加丰富。通过对大量的产品文档和技术资料进行详细查阅后可以知道自动断电插座系统这种控制系统历经了多个有代表性意义的阶段，首先在等微处理器芯片研发和应用技术还没有普及甚至是没出现之前，自动断电插座系统的研发人员只能够在种类较少的数字集成芯片中找寻到一些功能较为简单的逻辑门芯片、译码或者解码芯片，通过数十个这种功能较为简单的数字芯片进行电路搭建，构建出一个电路形式非常复杂的自动断电插座系统架构，虽然电路架构看起来非常复杂，但是最终能够实现的功能却非常简单，此时的自动断电插座系统外形体积较为庞大，大多数资料表示工程师最为头疼的就是当自动断电插座系统出现故障时，故障排查工作以及维修非常麻烦，需要对硬件电路架构中的各个节点进行逐一排查，需要消耗较多的时间才能够找寻到问题的所在。在上世纪八十年代前后低性能的等微处理器芯片被研发出来，伴随着微处理器芯片一同出现的是最新版本的C语言编程语言，微处理器系统研发人员将这种最初适用于unix系统开发的高级语言，率先引入到了微处理器系统开发领域，将C语言能够直接操作底层硬件的属性加以使用，由于可以直接操作微处理器芯片中的各种类型的寄存器，因此就能够使得微处理器按照C语言程序代码的控制而实现工作，这样设计人员就能够将设计灵感通过C语言程序代码进行转换，从而实现微处理器控制系统的各种智能功能。
自动断电插座的国内外发展现状
自动断电插座系统目前在国内外的发展现状可以通过与这类系统有关的产品来进行反映，目前市面上的自动断电插座系统相关产品大致可以分为高中档和低档等层次，这种分类方法主要是通过这些产品所能够表现出来的最大性能来进行划分的，由于具备高端性能的自动断电插座系统产品的内部往往采用了高性能的微处理器和精密芯片来实现，这些芯片目前还只能依靠进口来获得，国内尚且没有掌握核心研发技术，而欧美国家目前不但掌握了与之相关的高性能芯片的研发技术，而且能够独立的通过这些芯片的搭建，配备高效的算法流程实现高端性能的自动断电插座系统，所以国内的研发团队还有一段很长的路要走。
本文主要研究内容
本课题设计的这款自动断电插座系统采用了STM32微处理器来作为核心处理器的方案，并且在STM32微处理器片外结合了LCD1602显示器、时钟芯片和继电器等元器件，实现了如下设计指标：能够对插座的时间日期以及工作时间段等信息进行非常清晰的液晶显示效果，并且可以实现快速的显示内容更新速度，能够实现STM32微处理器准确获取当前时间日期信息的功能，使得系统能够实时掌握对插座的启闭时间，并且能够将其清晰的显示在液晶屏上，设计继电器控制电路，通过STM32微处理器的管脚控制实现继电器内部触头的闭合和断开，从而对插座进行灵活的启闭控制。
自动断电插座的方案设计
本课题将采用下图中的结构框图来对自动断电插座系统进行模块化设计，在硬件系统和软件系统两个层面上将整个系统划分成了STM32微处理器最小系统电路、LCD1602显示电路、DS1302时钟芯片电路和继电器驱动电路等部分，在下文的软硬件设计部分将详细对这些模块的软硬件驱动进行设计，其中STM32微处理器最小系统的作用是起到整个系统的控制作用，实现对LCD1602液晶屏电路、DS1302计时电路和继电器驱动电路的驱动，在插座的启闭控制方面主要通过图中的插座开关电路来实现驱动，微处理器通过输出高低电平控制继电器从而接通或者切断市电的输入，使得插座能够实现市电的输出或者停止输出；时间日期的数据主要通过图中的DS1302型RTC模块来实现；按键电路主要用于实现时间日期以及插座启闭时间段的设置；液晶屏用于实现各项参数的高清晰度显示。
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