基于MSP430单片机的智能插排设计

　　红外接收、电能计量单元

　　为了简化电路及程序设计，采用HS0038红外一体化接收头接收红外信号，该接收头仅需一根管脚即可与单片机通信，HS0038接收到红外信号后，将解调后的红外编码信息传输给单片机，单片机再进行解码，识别出遥控器的相应键值，单片机将识别出的键值与存储“开”、“关”键值进行比较，进而驱动继电器断开或者连通电源。电能计量功能用来评估用电设备的实际耗电量，为实现此功能，采用ADE7755计量芯片，其专门用于额定频率50Hz和60Hz的单相交流有功电能的计量，具有计量精度高、灵敏度高、功耗低、体积小的特点，电路如图3所示。该计量模块使用简单，将图中锰铜电阻R串入火线用以采集电能，当有电流流过电阻时，从DO管脚输出一定频率的电压脉冲，电流越大，单位时间内的输出的脉冲数越多，单片机通过累加脉冲数量即可计算出设备所耗电量。

　　显示、报警及继电器单元

　　智能插排需要对耗电量、定时时间、实时电流值、温度值、继电器开合状态等参数进行显示，选用128*64点阵液晶进行显示，本设计中采用cog液晶模组作为显示器，该液晶可由3V电压供电，价格低廉，采用串行通信方式，占用I/O较少，并且体积较小，驱动简单^[6]，与单片机连接方式如图4。为了减少系统的体积，并增加系统可靠性，采用固态继电器进行开关控制，固态继电器的输入端仅需微小的控制信号，就能够达到直接驱动大电流负载的目的，是无触点的电子开关，无噪音，稳定性高，并且可以由单片机管脚直接驱动，极大地缩减了电路设计及程序设计。

　　软件设计

　　单片机程序设计采用模块化编程方法，主要包括红外信号的解码、LCD液晶模块的驱动、电能的计量、温度及电流检测等。

　　插排在初次上电之后，需要首先进行红外开关编码的学习，用来控制继电器开关的开、闭，插座上有2个学习按键“开”和“关”，按下“开”按键之后，进入“开”编码学习模式，此时再按下遥控器的一个按键，红外接收头接收到红外信号，解调后传输给单片机进行解码，并将解码数据存储在单片机内部，至此完成了“开”编码的学习，当再次按下遥控器的相应按键时，程序对解码数据同存储的“开”编码比较，如果编码相同，单片机则驱动继电器断开电源，程序流程如图5。

　　主程序如图6所示，插排在上电后，首先进行初始化，然后根据用户设定的各个状态值，进行实时的状态监测比较，并将各参数在LCD上显示，当有异常情况发生时，首先驱动继电器断开开关，确保用电安全，再发出声光报警。为节省电能，报警功能设定为每分钟提示一次，当接收到遥控器的“关”指令时，单片机控制继电器开关闭合，系统重新开始工作。

　　结语

　　本智能插排实现了电能计量功能、过流检测功能、温度检测功能和红外遥控控制功能，并能够在状态异常情况下通过固态继电器自动断开电源，保护用电设备，确保用电安全，能够对各监控参数进行实时显示，通过电能计量功能掌握用电设备的实际耗电情况，方便实用，体现了人性化、智能化的现代生活理念，有着广阔的应用前景。

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