唐浩
宿州学院 机械与电子工程学院 安徽宿州 234000
摘要：现如今，生活水平提高，生活节奏加快，市面上的插座往往由于其功能过于单一而且不能满足我们的需求。比如:夏天里风扇的定时时间过短(一般为1个小时)，不便于晚上分段定时使用等等。综合以上原因考虑，我们急需一款智能插座。此插座能够实现定时给电器供电，在工作时间之外把电器的电源切断，这样就能解决电器的待机损耗，达到节约用电的目的，还能消除安全隐患，使我们的生活更加方便化、智能化。
关键词：51单片机，定时，红外，继电器，自动化
1 引言
在目前在市面上，时间控制器技术相对先进，种类齐全，时间控制器被广泛应用于各类电器中，通过对时间的控制使人们的生活更加简单化、智能化。在智能插座的领域却还处于刚刚发展的阶段，智能插座也仅仅限制于旋钮定时器，或者计数器芯片设计的体积较大的时控插座。这种插座定时时间单一，功能单一，定时准确性低，很难真正满足我们日常生活的需求。现在急需将一种功能强大的时控插座来满足市场需求，来改善我们的生活。
2 基本原理
利用单片机STC89C51作为主控，该系统利用DS1302计时模块来提供更加精确的计时和详细的日历时间并通过LCD1602实时显示。本次设计一共有两种设置定时时间的方式第一种方式是通过按键键盘来设置定时时间的长短，第二种是通过红外遥控的方式利用红外遥控器来远程设定目标时间。当51单片机达到设定的时间时蜂鸣器响一声来提示用户，51单片机并通过程序提前设定好的要求去控制继电器模块吸合来达到控制目标插座的开关的目的并且在LCD1602 上显示当前插座的开关状态。
3 模块介绍
3.1继电器模块
继电器用来控制电源，相当于电路中的开关，利用继电器的小电流控制大电流的特性，实现控制插座的通断，电路中将插座的火线断开，将继电器接入火线。继电器模块根据控制电压的极性可以分为，高电平控制、低电平控制、不限制电平控制。?继电器模块主要分为两种类型不隔离和完全隔离型。而采用完全隔离型的继电器一般是通过光偶进行隔离的，使用完全隔离型的继电器模块更加可靠安全所以这里选择低电平控制的完全隔离型继电器。。
3.2 LCD1602液晶模块
LCD1602液晶它主要是用来显示字母、数字等的点阵型液晶模块。相较于数码管等一些其它显示装置，1602显示模块能更好更精确的显示字符和字符串。LCD1602液晶显示模块是由许多个点阵字符位组成，说以对应的每个点阵字符位可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，这样就起到了字符间距和行间距的作用。
LCD1602液晶模块是一种被用户广泛使用的简易液晶显示模块。总的来说LCD1602具有显示数字，字母方便简单，成本低，控制简单等优点。[3]
3.3红外遥控模块
红外线遥控系统主要包括两部分一部分是红外线发射比如遥控器，另一部分是红外线接收。
红外遥控部分主要的工作原理是利用红外发射电路的红外发光二极管所产生然后发出经过调制的固定波长的红外光波之后在通过红外接收电路接收。[1]由于红外遥控不具备穿透物体或障碍物的能力所以红外发送可以采用相同编码的遥控器，这样减少了设计的成本和难度。
3.4 DS1302计时模块
DS1302是一种实时的时钟芯片，可以提供精确的时间信息而且精确到秒位，并且还提供具有软件自动调整时间功能的能力，可以选择采用24小时的时间显示样式还是12小时的时间显示样式。同时断电后，有外部的纽扣电池继续为DS1302供电。DS1302 模块与51单片机之间的通信可以简单地采用同步串行的方式,操作起来更加方便。[3]
4 系统设计
4.1 主控部分电路
本设计主控电路采用的是stc89c51单片机，供电部分采用 USB 接口供电可接5V 电源供电。预留外设电源供电接口增强可扩展性，外扩一些 IO 端口，方便对一些外设的控制和扩展。[3]89c51的时钟频率为80MHz满足设计所需，片内含4K Bytes的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，只要通过PC端的控制代码就能下载所需的程序代码给单片机。
4.2 继电器电路
单片机给继电器供电,供电电压为5V。可采用锂离子电池作为移动电源，并设计出可充电接口和电源变换电路，以此来完成充电与其他模块的供电功能。
本设计利用继电器的小电流控制大电流的原理，实现控制插座的通断，电路中将插座的火线断开，将继电器接入火线。通过继电器的吸合来控制火线的闭合关断从而控制插座的关断。由于具有完全隔离功能的继电器更安全说以采用完全隔离型中的光偶进行隔离的继电器这样大大增强了电路的安全性。
5 主程序设计
学习所需要的51最小系统、LCD1602液晶显示屏、继电器模块、红外发送接收传感器。熟悉各个模块的芯片手册以及相应的源码，分阶段完成实现各个模块的功能并学会各个模块的驱动程序。
可以先通过51单片机把从按键和遥控器接收的键值一一通过1602显示出来，在通过程序把键值于定时时间一一对应起来从而实现设定时的功能。也可以先通过串口把键值发送到上位机，进一步将数值显示到1602显示屏上；[4]然后用51单片机通过发送高低电平的方式控制继电器的吸合，而且吸合时间与定时要求一致只有开始定时和定时结束时继电器才发生动作。[5]
6 结束语
通过对本次设计的研究,通过继电器与定时系统的有效结合使本系统有定时关断负载的能力，最终实现了带反馈的闭环可控系统,提高了插座的实用性和功能性，使灵活准确定时成为可能。
这种插座定时精准，功能强大，多种定时方式可以选择可靠，设计逻辑简单、可靠性好,应用场景多，能满足我们日常生活的需求具有广泛的应用情景。
参考文献
[1] 周文举基于单片机红外无线通信的抄表系统[期刊论文]-微计算机信息 2006(5)
[2] 田亮.何培祥.李庆东.何俊兵新型智能红外线防盗系统设计[期刊论文]-激光与红外 2006(7)
[3] 李朝清单片机原理及接口技术 1994
[4]徐爱钧,单片机原理实用教程.电子工业出版社，2011.
[5] 薛晨阳.谭秋林.马游春.秦海涛.翟成瑞.张文栋红外传感器的信号提取和数据采集的设计[期刊论文]-仪表技术与传感器 2007(2)