《工业控制计算机》2019年第32卷第9期
电源插座作为住宅小区设计使用较多的电气附件，其使用功能与性能的好坏将直接影响电能资源的损耗。智能插座的出现不但节省电能资源的消耗，而且给人们的生活带来了便利，智能插座兼具节能和智能化的特性，满足目前智能家居市场发展的需求[1-2]。
1方案设计
本文介绍一种以单片机作为控制系统的核心,NRF2401作为其收发数据装置，来实现无线智能插座系统的设计。本设计可以对智能插座实现远距离的控制和定时遥控，当系统达到设定时间后开关自动断开，并且通过LCD1602进行显示，单片机将发射模块的按键值进行处理后发送，接收端对数据进行接收，以此来控制继电器的开断工作。无线网络智能插座系统包括：系统控制模块，无线收发模块、时钟模块、按键电路以及继电器模块。无线网络智能插座系统设计方案如图1所示:90设计网
图1系统设计方案
2系统硬件设计
智能插座系统的硬件部分包括:AT89C51单片机、电源转换模块、无线收发模块NRF2401、继电器模块和时钟模块。2.1AT89C51控制器
设计选用AT89C51单片机为中央控制器,CPU作为智能插座的核心配件，能够对整个系统进行监督控制，一方面单片机需要对数据进行处理然后通过无线收发模块进行发送，另一方面需要通过无线收发模块进行接收数据并进行处理，然后控制相应的继电器进行工作；与此同时，单片机需要时刻监督是否有按键或者时钟时间的命令，一旦检测到相应数据则进行对应的处理。2.2电源转换模块
本设计硬件电路需要2种电源供电，单片机和继电器模块供电需要5V电源，无线收发模块和时钟模块需要3.3V电源。因为USB输出电压为5V，采用USB对接收和发送端进行供电,
由于NRF24L01芯片的工作电压为3.3V，需要将5V转化为3.3V。使用稳压模块LM1117，并用两个不同大小的电容进行滤
波处理，为无线收发模块、时钟模块提供稳定的工作电压。
2.3无线收发模块
NRF2401射频芯片工作于2.4~2.5GHz ISM频段，能够在
低电压下工作，进行高速率输送和高速度处理信号，单片机与其
芯片的SPI接口进行相互间通信，内有FIFO能够与不同低高速
微处理器连接,NRF2401有四种工作模式：收发模式、配置模
式、空闲模式和关机模式。NRF2401的工作模式由PWR_UP、CE、TX_EN和CS三个引脚决定[3]。该射频芯片拥有低功耗、低工作电流工作、多种工作模式等优点，因此选用NRF2401作为
无线收发元件。
2.4继电器电路模块
继电器用于电器自动的调节和电路的转换，继电器模块和
单片机的引脚相连接，通过接收到发送端的相关数据，并由此进
行驱动，由于单片机输出电流的问题，接入9012三极管，使其单
片机输出电流放大，保证对继电器模块的驱动。因为电路会产生
反向电动势，所以在继电器下方加入续流二极管，当接收端的继
电器感应到电动势的产生，并且电动势会在电路中产生反向的
电压，当元件的反向击穿的电压低于产生的反向电压时，会对下
面连接的元件造成损害时，该二极管线圈产生的感应电动势会
通过续流二极管和线圈构成的电路而耗掉，从而达到了对电路
中其他元件保护目的，并且电路中加入了发光二极管，用于显示
继电器的开断状态，使用户更加明确地观察到插座的状态。2.5时钟电路设计
本次设计中采用DS1302时钟芯片来实现时钟定时的功
能。该时钟芯片拥有性能高、功耗低等优点。芯片正常工作电压2.5V~5.5V，主要使用三个引脚接口和单片机进行通信，并且能够每一次传送多个时钟信号或数据。为了防止时钟掉电无法正常工作而导致出现的控制问题，因此在时钟模块上加上纽扣电池以方便其在掉电时时钟仍然持续工作。
2.6显示电路设计
1602LCD拥有16脚(带背光)的引脚接口，各个引脚的接
口作用分别为VSS(电源地)、VDD(电源正极)、VL(液晶显示偏
压)、RS(数据/命令选择)、R/W(读/写选择)、E(使能信号)、
基于无线网络的智能插座设计∗
张本裕李昌奇(贵州大学电气工程学院，贵州贵阳550025)
Design of Intelligent Socket Based on Wireless Network
摘要：针对传统插座的不便和现代化智能家居的要求，设计一款兼具可移动、远程控制基于无线网络的智能插座系统。简要阐述了智能插座的设计思路，对系统的硬件和软件设计进行了说明，最后对智能插座系统进行收发测试，测试结果表明该系统具有操作简单，响应时间短，准确定时开关等优点，具有一定的实用价值。
关键词：无线网络，智能插座，收发测试
Abstract押Aiming at the inconvenience of traditional socket and the requirement of modern intelligent home熏this paper designs an intelligent socket system which can be moved and controlled remotely based on wireless network.This paper briefly expounds the design idea of intelligent socket熏explains the design of hardware and software of the system熏and finally carries out the test of sending and receiving of intelligent socket system.
Keywords押Wireless network熏intelligent socket熏transceiver
test
133
基于无线网络的智能插座设计
(上接第132页)
在此模块中主要包含StartMonitorController 类、StartMoni⁃torServiceImpl 类、StartMonitorDao 类等。
负责处理业务逻辑的StartMonitorServiceImpl 类有get⁃StartMonitorFlow穴雪获取启停监视流程、getA
uxiliaryStartStop穴雪辅机启停、getStartMonitorChartRH穴雪获取监控图历史数据、get⁃StartMonitorChartRT穴雪获取监控图实时数据等方法。4结束语
系统通过SSM 框架整合Shiro 和OAuth 2.0实现了对火电厂生产过程的实时监视，为全厂提供了生产过程实时和历史数据，让用户时刻掌控设备的运行状态，提供的数据分析和运行
历史寻优功能够让电厂生产系统寻出一个最优工况，进而提高电厂的运营效益，达到电厂信息共享、管控一体的要求。
参考文献
[1]李卫新.超临界火电机组厂级监视信息系统的研究与开发[D ].无锡：江南大学,2008
[2]聂常红，邓宁宁，陈鑫.基于S2SH 框架的高校科研管理系统的设计与实现[J ].信息技术与信息化,2014(10)[3]王建文.基于SSM 的团险佣金管理平台的设计与实现[D ].天津：河北工业大学,2015
[4]魏成坤，刘向东，石兆军.基于OAuth2.0的认证授权技术研究[J ].信
息网络安全,2016(9):6-11
[收稿日期:2019.6.17]
D0~D7为数据引脚、BLA 和BLK 分别为背光源的正负极。对于LCD1602显示电路的设计，电源正极采用的是5V 电压进行供电,VL 引脚是液晶显示器对比度调整端，对比度的调整错误会导致液晶显示的显示内容模糊不清。当接电源时对比度会最弱，接地时显示器的对比度最高，因此在对LCD1602的硬件电路设计中，为了以正确的对比度来显示数据，通过使用一个电位器进行对液晶显示对比度进行调节，在此我们选择10k Ω的电位器。在智能插座设计中，单片机将LCD1602液晶显示和DS1302时钟相结合起来，显示DS1302时钟芯片的时钟数据，以实现智能插座系统的定时功能。3系统软件设计
系统软件程序设计流程图如图2所示。我们采用模块化的方法对各个模块的程序进行独立的编写，使各个模块的程序能够独立为一部分，当系统需要各模块去实现所需功能时，我们可以通过对子程序的调用来实现。为了降低误报率，系统采用延时消除抖动、多次判断的方法，每次发送数据后根据接收端的时刻判断是否有数据进行输入，一旦接受数据单片机则对继电器等进行控制。主函数程序流程为首先用电源模块进行通电，对系统的单片机引脚、1602液晶显示、DS1302时
钟芯片、驱动的电路进行初始
化，然后执行控制系统数据的采集任务，数据之间进行通信和查询判断是否有数据进行发送，最后发送数据对继电器进行控制。4系统的调试验证4.1无线收发测试
系统无线收发的测试如图3所示。智能插座接收端有四个继电器，分别由发射端的四个按键控制，当发
射端的按键按下时，发射端的LED 灯会跟随着按键的按下与松开相对应闪烁一下，同时接收端的继电器会产生通断。当继电器导通时，继电器上相应的LED 灯会发光，当继电器关断时相应的LED 灯会熄灭，为了准确看到继电器通断状态，在电路中加入一个LED 灯，以便能够直观地看到插座的导通情况。4.2系统定时测试
系统定时的测试如图4所示，系统采用按键进行时钟控制,
一共四个按键是选择键、设置键、加减键，分别对时间进行设置。显示屏界面为当前时间显示(年月日时分秒星期)、时钟开关设置1、时钟开关设置2。系统中设置时间进行定时开关控制，首先从开始界面按一下设置键进入当前界面，然后按下选择键则可以对开关的时、分的设置，最后按下加减键进行时钟的设置。当设置的开关时间与当前时间一致时，将进行插座的导通与关断。
图4系统定时测试图
5结束语
通过系统调试证明，相比较使用传统开关，采用无线收发芯片NRF24L01和DS1302定时模块，本系统具有响应时间短、能准确定时开关、安全稳定、小巧便携、操作简单快捷、成本较低等诸多优点，具有较高的实用价值。
参考文献
[1]金献忠.基于互联网WiFi 技术的智能插座的制作[J ].电子世界,2018,(24):191,193
[2]李华，刘林，谢小军.基于Wi-Fi 的智能插座的设计与实现[J ].中国仪器仪表,2017(5):60-64[3]熊杰.基于NRF2401射频模块的温度测量系统的设计[J ].电脑知识
与技术,2012(35):8566-8567
[收稿日期:2019.7.19
]
图2
软件设计流程图
图3无线收发测试图
134

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。