基于MSP430單片機的智能插排設計

　　紅外接收、電能計量單元

　　為了簡化電路及程序設計，采用HS0038紅外一體化接收頭接收紅外信號，該接收頭僅需一根管腳即可與單片機通信，HS0038接收到紅外信號后，將解調后的紅外編碼信息傳輸給單片機，單片機再進行解碼，識別出遙控器的相應鍵值，單片機將識別出的鍵值與存儲“開”、“關”鍵值進行比較，進而驅動繼電器斷開或者連通電源。電能計量功能用來評估用電設備的實際耗電量，為實現此功能，采用ADE7755計量芯片，其專門用于額定頻率50Hz和60Hz的單相交流有功電能的計量，具有計量精度高、靈敏度高、功耗低、體積小的特點，電路如圖3所示。該計量模塊使用簡單，將圖中錳銅電阻R串入火線用以采集電能，當有電流流過電阻時，從DO管腳輸出一定頻率的電壓脈沖，電流越大，單位時間內的輸出的脈沖數越多，單片機通過累加脈沖數量即可計算出設備所耗電量。

　　顯示、報警及繼電器單元

　　智能插排需要對耗電量、定時時間、實時電流值、溫度值、繼電器開合狀態等參數進行顯示，選用128*64點陣液晶進行顯示，本設計中采用cog液晶模組作為顯示器，該液晶可由3V電壓供電，價格低廉，采用串行通信方式，占用I/O較少，并且體積較小，驅動簡單^[6]，與單片機連接方式如圖4。為了減少系統的體積，并增加系統可靠性，采用固態繼電器進行開關控制，固態繼電器的輸入端僅需微小的控制信號，就能夠達到直接驅動大電流負載的目的，是無觸點的電子開關，無噪音，穩定性高，并且可以由單片機管腳直接驅動，極大地縮減了電路設計及程序設計。

　　軟件設計

　　單片機程序設計采用模塊化編程方法，主要包括紅外信號的解碼、LCD液晶模塊的驅動、電能的計量、溫度及電流檢測等。

　　插排在初次上電之后，需要首先進行紅外開關編碼的學習，用來控制繼電器開關的開、閉，插座上有2個學習按鍵“開”和“關”，按下“開”按鍵之后，進入“開”編碼學習模式，此時再按下遙控器的一個按鍵，紅外接收頭接收到紅外信號，解調后傳輸給單片機進行解碼，并將解碼數據存儲在單片機內部，至此完成了“開”編碼的學習，當再次按下遙控器的相應按鍵時，程序對解碼數據同存儲的“開”編碼比較，如果編碼相同，單片機則驅動繼電器斷開電源，程序流程如圖5。

　　主程序如圖6所示，插排在上電后，首先進行初始化，然后根據用戶設定的各個狀態值，進行實時的狀態監測比較，并將各參數在LCD上顯示，當有異常情況發生時，首先驅動繼電器斷開開關，確保用電安全，再發出聲光報警。為節省電能，報警功能設定為每分鐘提示一次，當接收到遙控器的“關”指令時，單片機控制繼電器開關閉合，系統重新開始工作。

　　結語

　　本智能插排實現了電能計量功能、過流檢測功能、溫度檢測功能和紅外遙控控制功能，并能夠在狀態異常情況下通過固態繼電器自動斷開電源，保護用電設備，確保用電安全，能夠對各監控參數進行實時顯示，通過電能計量功能掌握用電設備的實際耗電情況，方便實用，體現了人性化、智能化的現代生活理念，有著廣闊的應用前景。

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