資源描述：
《基于物聯(lián)網(wǎng)的智能插座設(shè)計.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、基于物聯(lián)網(wǎng)的智能插座設(shè)計隨著技術(shù)的發(fā)展和人類生活水平的提高，越來越多的人開始追求高科技和高質(zhì)量的生活。智能電子設(shè)備的發(fā)展給人類生活提供了很大的便利。近年來，智能移動設(shè)備，智能家居設(shè)備，智能可穿戴設(shè)備發(fā)展迅速。智能家居作為其中一個重要的方面，極大方便了人們對家庭電子設(shè)備和電氣設(shè)備的管理和使用。物聯(lián)網(wǎng)是一個基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等訊息承載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)通過互聯(lián)網(wǎng)，將物體與物體之間建立通信連接。智能家居建立在物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)之上，將家用電器和智能網(wǎng)關(guān)、個人電腦、手機等電子設(shè)備連接，以實現(xiàn)統(tǒng)一的和自動化
2、的管理，為居民的生活提供便利。家用電器作為普遍存在的家居設(shè)備，缺乏統(tǒng)一的智能化方案和接口，因此要實現(xiàn)家電總體的智能化絕非朝夕之功。但插座作為家用電器連接電源必須使用的設(shè)備，若能實現(xiàn)智能化管理，則會在很大程度上借助對插座的管理實現(xiàn)對家電的智能化管理。本文提出一種智能插座設(shè)計方案，實現(xiàn)了簡單的功能設(shè)計，并進行了樣機設(shè)計和測試。在本文提出的硬件方案的基礎(chǔ)上可以進行更加專用和更加復雜的功能設(shè)計和實現(xiàn)。模塊設(shè)計控制器控制器使用AVRATmega16，它具有16K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，512字節(jié)EEPROM，1K字節(jié)片上內(nèi)存，32個通用輸入輸出接口
3、和寄存器，通用同步/異步串行接收/發(fā)送器（USART），10位精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可通過編程配置外接晶體振蕩器提供時鐘信號。通信模塊無線通信使用WIFI實現(xiàn)。WIFI對比藍牙、ZigBee等其他無線通信方式，有較多的優(yōu)點。1.WIFI已經(jīng)有著極其廣泛的應(yīng)用。WIFI形成一種工業(yè)化的標準，目前市面上的智能手機、平板電腦和筆記本電腦、無線路由器等都支持WIFI通信。很多家庭都有WIFI設(shè)備?？梢哉f，WIFI設(shè)備更容易被廣大用戶接受。圖1?ATmega16引腳示意圖2.通信距離長，一個遵循IEEE802.11b或IEEE802.11g標準的無線路
4、由器在使用外置天線時可能有一個長達32m的室內(nèi)傳輸距離，這比藍牙等技術(shù)有明顯的優(yōu)勢。3.傳輸速度快，WIFI的傳輸速度相對藍牙和ZigBee要快很多——遵從IEEE802.11b標準的可高達11Mbps，遵從IEEE802.11a和IEEE802.11g標準的可高達54Mbps。4.WIFI芯片的價格便宜，有完善的標準、電器特性說明，和技術(shù)文檔。WIFI模塊是實現(xiàn)了TCP/IP協(xié)議棧的WIFI解決方案。在具體選擇WIFI設(shè)備時，我們使用USR－WIFI232模塊。USR－WIFI232是一款USART接口的WIFI模塊（以下簡稱WIFI模
5、塊），一端可以通過USART與單片機連接，接收單片機的指令，另一端可以通過WIFI與其他無線終端或路由器直接連接。通過簡單的操作，可以在第一次連接的時候配置并保存網(wǎng)絡(luò)信息。此模塊內(nèi)置輕型TCP/IP協(xié)議棧（LWIP），它的運用實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的透明傳輸和安全傳輸，使得系統(tǒng)其它功能的設(shè)計可以更加靈活。USR－WIFI232模塊支持通過串口和通過無線連接，進行參數(shù)配置。1.通過串口配置參數(shù)：WIFI232模塊的USART與ATmega16的USART接口直接連接，可以通過WIFI模塊設(shè)置的接口函數(shù)，由單片機發(fā)送AT命令直接修改WIFI模塊的各種參數(shù)
6、。2.通過無線連接配置參數(shù)：用戶第一次與智能插座連接時，插座端以AP方式啟動，用戶可以通過帶無線網(wǎng)卡的電腦或智能手機連接智能插座，并修改智能插座的串口配置和網(wǎng)絡(luò)配置等配置參數(shù)。電器工作狀態(tài)檢測模塊由于本插座設(shè)計時的直接需求是機房的安全監(jiān)測和遠程控制家電設(shè)備的電源通斷，因此暫時沒有進行詳細的功率檢測方面的設(shè)計。我們將電器的工作狀態(tài)劃分為運行和關(guān)閉兩種狀態(tài)。在監(jiān)測用電器工作狀態(tài)功能的實現(xiàn)方案上，可選擇較簡單的光電原件傳感的方式。但我們設(shè)計用電流互感—電流采樣—AD轉(zhuǎn)換的方案，因為這種方案使我們的設(shè)備可以直接升級成為功能更強的、可以進行功率檢測
7、的智能插座，即可擴展性強。當電器不在運行時，負載電流為接近零的微小值。當電器運轉(zhuǎn)時，負載電流為較大值。我們設(shè)定最小工作電流閾值，當連續(xù)測得的電流，轉(zhuǎn)換為有效值后小于此閾值時，可認為電流為零，電器處于關(guān)閉狀態(tài)。當測得電流大于此閾值時，可認為電流不為零，電器處于運行狀態(tài)。ATmega16單片機自帶具有10位精度的AD轉(zhuǎn)換器（ADC），輸入電壓可測量的范圍在0－Vcc內(nèi)。因此ATmega16單片機的片上ADC完全可以滿足負載電流檢測的需要。此10位的ADC可將GND與參考電壓Vref之間的輸入電壓轉(zhuǎn)換為2^10個不同的數(shù)字量。轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字量
8、范圍在0與2^10－1之間。當使用十位轉(zhuǎn)換精度時，單片機片上ADC分辨率可計算如下：其中Vref為ADC參考電壓取值。例如，取參考電壓為片內(nèi)的2.56V基準電壓時，根據(jù)公式（1）計算：設(shè)轉(zhuǎn)換結(jié)
