基于嵌入式Web的遠程可控電源插座設計

嵌入式Web服務器實現對用戶的身份驗證、頁面解析與交互，根據用戶請求產生對電源插座的控制信號。存儲器存放系統的程序和頁面文件。
以太網接口模塊可選用RTL8019AS等以太網接口芯片，實現網絡通信。
控制模塊實現對連接在市電AC220 V的插座各開關的“打開、關閉”操作，進而控制相連接的電器的工作。由于嵌入式系統使用的DC3.3V電源，且電流較小，控制模塊須實現弱電對強電的控制。考慮到響應速度、電路功耗、使用壽命等因素，控制模塊設計選用光電耦合器和可控硅。控制模塊可控制電源插座的4路開關，其中一路的電路原理如圖4所示。

光電耦合器選用MOC3062，它集光電隔離、過零檢測和過零觸發為一體，可以自動檢測交流電壓的過零信息。可控硅選用Q4010NH5，是大功率開關型半導體器件，具有耐壓高、容量大、體積小、無噪音等優點。
ARM處理器的GPIO端口輸出電平不足以使光耦元件U1(MOC3062)正常工作，需要信號放大。電阻R2和下拉電阻R3組成三極管保護電路。當GPIO端口輸出為高電平時，三極管T1(9013)導通，使電阻R1和光耦U1形成通路，U1正常工作，GPIO輸入信號得到放大，雙向可控硅K1(Q401O NH5)的G控制端得到高電壓，K1導通，插座220 V供電打開；當GPIO端口輸出為低電平時，三極管T1截止，使電阻R1和光耦U1形成斷路。此時U1不工作，K1斷路，插座供電被關閉。
2．2 控制模塊驅動設計
在嵌入式Linux操作系統下，設備驅動程序為應用程序屏蔽了硬件的細節。在應用程序看來，硬件設備只是一個設備文件，應用程序可以像操作普通文件一樣對硬件設備進行操作。
文中使用GPIO口作為控制端口，每一位信息控制一個電源插座開關。以連接1號插座開關的GP10為例，說明其驅動程序的編寫。
將GP10定義為輸出狀態，并預設插座開關斷開時輸出0，此時GP10將輸出0，輸出低電平，并使圖4中的三極管T1截止，光耦U1不工作，K1不導通，220 V供電斷開；打開供電時，將GP10置1，即輸出高電平，T1導通，220 V供電打開。