DIY一個(gè)紅外舒適型節(jié)能電源插座的設(shè)計(jì)，給你詳細(xì)的軟硬件架構(gòu)及實(shí)現(xiàn)方案

一、項(xiàng)目概述

1.1 引言

如今可持續(xù)發(fā)展成為社會(huì)的主題，從而電器的節(jié)能與環(huán)保越來(lái)越受到重視。隨著電視機(jī)、計(jì)算機(jī)的使用越來(lái)越普遍，其節(jié)能與環(huán)保成為人們關(guān)心的問題。該節(jié)能插座的設(shè)計(jì)利用AVR單片機(jī)來(lái)控制計(jì)算機(jī)外部設(shè)備電源接口的開或關(guān)，具有智能節(jié)能和定時(shí)開關(guān)功能，也可作為普通插座使用，充分顯示出設(shè)計(jì)的智能化與人性化。智能節(jié)能插座能有效地控制能源浪費(fèi)，具有巨大的市場(chǎng)空間。

1.2 項(xiàng)目背景/選題動(dòng)機(jī)

據(jù)有關(guān)部門調(diào)查，有近七成的居民家庭使用家電后不關(guān)閉電源，很多的居民不知道待機(jī)也會(huì)耗電。而由于電器關(guān)機(jī)沒拔插頭的原因，全國(guó)每年的耗電量十分驚人。電器待機(jī)耗電嚴(yán)重浪費(fèi)著能源。人們?cè)陉P(guān)閉計(jì)算機(jī)、電視的時(shí)候，處在待機(jī)狀態(tài)，待機(jī)能耗不但增加了消費(fèi)者的日常電費(fèi)開支，也使電力資源浪費(fèi)極大，并且容易產(chǎn)生安全隱患。

為節(jié)約能源同時(shí)杜絕用電時(shí)的安全隱患，我們?cè)O(shè)計(jì)了此智能型節(jié)能插座：

（1）此插座在檢測(cè)到主控設(shè)備（電腦主機(jī)、電視機(jī)）關(guān)閉后，能自動(dòng)切斷其他插孔設(shè)備（打印機(jī)、DVD/VCD等）的電源。

（2）為增加其舒適性，增加了紅外遙控，更顯人性化；

（3）該智能節(jié)電插座還具備有分段定時(shí)開關(guān)的功能。該智能插座也可以通過(guò)功能轉(zhuǎn)換作為普通插座使用，不影響其他設(shè)備的使用。

（4）該設(shè)計(jì)減少了待機(jī)功耗，節(jié)約了能源，減少了設(shè)備的輻射，具有良好的節(jié)能環(huán)保特性。

二、需求分析

2.1 功能要求

紅外舒適型節(jié)能插座，具有智能節(jié)能和定時(shí)開關(guān)的功能，同時(shí)也可以作為普通插座使用。通過(guò)功能鍵選擇插座的不同功能。

①當(dāng)處于智能節(jié)電模式時(shí)，單片機(jī)通過(guò)一路電流采樣檢測(cè)主機(jī)電流的大小并與待機(jī)電流（由于不同的計(jì)算機(jī)待機(jī)電流大小不一樣，因此在使用前需采樣主機(jī)的待機(jī)電流。首先將主機(jī)進(jìn)入待機(jī)模式，通過(guò)模式按鍵進(jìn)入中斷后采樣此時(shí)的電流，并存入E2PROM中）比較，以此來(lái)判斷計(jì)算機(jī)所處的的狀態(tài)：當(dāng)處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)，通過(guò)一路驅(qū)動(dòng)電路把受控接口斷開，從而使主機(jī)的外部設(shè)備斷電，以達(dá)到節(jié)能和環(huán)保的目的。處于正常工作模式時(shí)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路把接口接上

②當(dāng)處于定時(shí)開關(guān)模式時(shí)，可以通過(guò)鍵盤的加減設(shè)定定時(shí)開關(guān)的時(shí)間，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到達(dá)時(shí)便斷開受控插座，使外部設(shè)備斷電。

③當(dāng)處于普通插座模式時(shí)，即為一般的插座，不影響其他設(shè)備的使用。

④同時(shí)該插座具有過(guò)流保護(hù)的功能，當(dāng)另一路的受控接口的采樣電流大于外設(shè)的額定電流一 ⑤當(dāng)用戶主動(dòng)關(guān)閉主機(jī)（電腦、電視）時(shí)，單片機(jī)控制主控接口斷開，使主機(jī)斷電。當(dāng)用戶再次要使用插座時(shí)，通過(guò)遙控器給單片機(jī)發(fā)送紅外信號(hào)，觸發(fā)單片機(jī)產(chǎn)生中斷，控制主控接口接上。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

2.2 性能要求

工作電壓為AC220V/50HZ；使用電壓范圍為：AC175V—240V；最大負(fù)載電流11.336A；靜態(tài)功耗小于0.5w；負(fù)載斷電延遲時(shí)間：12.0s+-2s;環(huán)境溫度-40℃---85℃。

在用戶正常使用計(jì)算機(jī)，使mega 48單片機(jī)處于休眠狀態(tài)。當(dāng)檢測(cè)到的主機(jī)電流小于待機(jī)電流時(shí)，喚醒單片機(jī)，觸發(fā)單片機(jī)的外部中斷INT0，控制受控接口斷開；在用戶關(guān)閉計(jì)算機(jī)后，使mega 48單片機(jī)處于休眠狀態(tài)，當(dāng)用戶再次要使用插座時(shí)，通過(guò)遙控器給插座發(fā)送紅外信號(hào)，喚醒單片機(jī)，觸發(fā)單片機(jī)的外部中斷INT1，控制主控接口接上。也可通過(guò)按鍵觸發(fā)單片機(jī)中斷，控制主控接口接上。通過(guò)使單片機(jī)休眠，從而達(dá)到了徹底節(jié)能的目的。