基于MCU的智能安全节能插座
基于STM32的智能插座设计
基于 STM32 的智能插座设计【摘要】智能插座主要应用于智能家居的大平台中，不知道大家有没有羡慕一些发达国家拍摄的科幻电影的那种超智能，超人性化的大别墅以前或许只是想象，但智能插座的设计让梦想照进了现实，智能插座的成功研发和投入使用，完美的解决了千家万户用电隐患的问题，把火灾几率降到了最低。
本文介绍了关于智能插座的软硬件设计开发，红外控制插座的闭合，红外控制插座定时功能，温度警报功能的实现原理。
【关键词】stm32 红外线控制定时开关1 引言华夏五千年，从前的我们很难想象现如今的社会会被一张“无形的大网”网住。
这张网，网住了我们的吃的、喝的、用的、娱乐的等所有方面。
有一种很有趣的现象，无论你是学生党，上班族，还是家里蹲，好像都会接触到两样东西。
第一个就是用电插座；第二个就是容易让人上头的现代的一种用于高速计算的电子设备。
两者相结合，在人类发达的智慧改造下，智能插座孕育而生。
从起源来讲，它就是用那种电子设备做出来的插座。
智能插座主要应用于智能家居的大平台中，不知道大家有没有羡慕一些发达国家拍摄的科幻电影的那种超智能，超人性化的大别墅以前或许只是想象，但智能插座的设计让梦想照进了现实，智能插座的成功研发和投入使用，完美的解决了千家万户用电隐患的问题，把火灾几率降到了最低。
本文介绍了关于智能插座的软硬件设计开发，红外控制插座的闭合，红外控制插座定时功能，温度警报功能的实现原理。
文章所运用的是STM32F103C8T6的单片机系统，负载一个红外控制接收器和遥控器，用于遥控器远程控制整个智能插座系统。
一个1路5V版本兼容3.3V带光耦隔离的继电器模块，用于控制插座的开关。
一个DS18B20的测温模块，一个高电平触发的有源蜂鸣器模块，两个模块可以实现负载电器运行出现高温时，实现高温报警的功能。
2智能插座的目前处境以及发展现状在互联网没有发展的时代，按照国际标准，传统的插座可以分为多种类型，其中既包括民用、工业用的插座，也包括防水、电源插座，还包括移动式、固定式等类型的插座。
基于单片机的智能插座的设计与实现
Ｏｆ ｔ ｌ ｄｓ Ｉ ｉ ｏａ ． ｄｅｅ ｓ ｘｅｒ ａ ｉｆａｅｄ ｉ ｌ ｄ ｈ ｓ ｔ ｏ ｈ ｋ ｙ ． ｌ ｔｔ Ｍ ＣＵ ｒ ｓ ｏｎ ｅｓ ｆ ｐ ｏ ｅｓ ｉｇ ｔ ｅ ｎ ｓ ｔ ｔｃｔ ｅ ｔ ｎ ｌ ｎｒ ｒ ｓｇｎａｓ ａｎ ｔｅ ａｅ ｆｔ ｅ ｅ ｓＡｔ ａｓ． ｈｅ ｅ ｐ ｓ ａｔ ｅｒ ｒ ｃ ｓｎ ｈ ｉ－ ｆ ｒ ａｉｎ ｔ ｏｎｒ ｌｔ ｅ ｏ ｏ ｍ ｔ ｏ ｃ ｔｏ ｈ ｐ ｗｅｒｓ ｏ ｕｐｐｙＩ ｃ ｙ ｔ ｅ ｓ ｃｋ ｔ ｅ ｉｅ ｓ ｖｉ ｅ ｇｙ ｍａｒｌ ｌ ｎ ｓｕ ｈ ｗａ ｈ ｏ ｅ ｒａｌ ａ ｎｇ ｅｎ ｒ ｓ ｔｙ． ｚ Ｋｅ ｗｏ ｄ ｉｔ ｌ ｎ ｏｃ ｅ ， ｅｒ ｓ ｖｎ ＰＩ ２Ｆ ５ ｉｇｌ ｈｐ ｙ ｒ ｓ： ｅｌｇｅ ｔｓ ｋ ｔＥｎ ｇｙ ａ ｉｇ， Ｃ１ ６１ ｓｎ ｅ－ｃ ｉ ｍｉｒ ｃｏ ｐ ｔ ｒＩｆａｒ ｎ ｉ ｃ ｏ ｍ ｕ ｅ ， ｒ ｅｄ ｎ
ａ ｌ ｇｅ ａ ｐｌ ｇ． ｙ ｎｄ ｖｏｔ ａ ｓ ｍ ｉ Ｂ ｄｅｅｃｉｇ ｈ ｃ ａｎ ｔｅ ｎ ｔ ｔ ｔ ｅ ｈ ｇｅ ｏｆ ｈ ｃｕ ｒ ｔ ｎ ｈ ｃｉ ｕｉ ｔ ａｓｌ ａ ｅｓ ｎ ｒｅｎ ｉ ｔｅ ｒ ｔ ｅ ｉ ｍ ｋ ｏｕ ｈ ｅｅ ｔｉａｌ ｏｎ ｕ ｐ ｉ ｃ ｉ ｙ ｔｔ ｅ ｌｃ ｒ ｃ ｓ ｍ ｔ ｃ ｏｎ
插 座 启 动 之 后 ，主控 制器 通 过 电流 检 测 模 块 和红 外 信 号 检 测模 块 时刻 监 测 用 电 器 的 使用 状况 以及 外 部 指 令 ，通 过 控 制 继 电器 模 块 的通 断 实 现 对 电器 电 源开 关 的控 制 ，达 到及 时开 关 电
源 的 目的 。
通 过 发 出红 外 信 号使 插 座 开 启 ，检 测 待 机 一 定 时 间 后 自动 断 开
电视专用节能插座(XGJ-DS-801) 说明书
电视专用节能插座(XGJ-DS-801)“小管家”智能电源管理器（XGJ-DS-801）采用智能芯片系统及其相关的程序控制软件对电视、DVD、功放、音响等进行协调控制智能关机，在电视待机后能自动切断电源，从而可以最大限度地实现节电效果，并提高电视用电设备的使用寿命，具有安全、节电、环保、方便等特点。
功能特点：1、消除电器待机能耗：电视音响待机时能自动切断电源，遥控开电视时能自动接通电视电源。
可将电视等音响设备待机能耗降为零，能节约电视机正常用电的10％－40%左右。
2、智能化保护功能：具有完善的抗启动冲击功能，消除常规启动所产生的大电流浪涌冲击；并能有效抑制瞬流、过电压、过电流、高次谐波等，改善用电质量，提高用电效率。
3、避免电磁波辐射：电器产品在消耗待机电流时，会产生危害人体的电磁辐射，本产品可以完全切断待机电流，远离电磁波的危害。
4、有效预防雷击冲击：特有的防雷电路，能有效地防止因雷击或电压变化而产生的有害浪涌及电压波动对电器的伤害，同时彻底断电做到远离火灾等安全隐患之忧。
使用连接图：使用说明：1．插座取电：首先将小管家智能插座在电源上取电，此时插座电源指示灯⑤会亮。
（见图一）。
2.进行设码：用手指按住小管家智能插座上的黑色设置按钮†约3秒左右松开（此时小管家智能插座④指示灯将不停闪烁），再用电视遥控器对着红外线接受头⑦，按下遥控器“开/关”按钮，此时指示灯④由不停闪烁变为熄灭，则自动识别成功。
（见图一）。
3.电视取电：将电视插座插在•处，外接设备（如机顶盒）插在②处，ƒ为常通孔。
4. 开启电视：用电视遥控器对着红外线接收头⑦按一下“开/关”按钮，此时电源指示灯④亮表示智能插座已接通电视与相关电器电源。
（如插座指示灯④亮而电视没电请检查电视电源开关是否打开）。
如遥控开机后，插座指示灯④与电视电源灯亮起，电视却没出现图像，只需再按一下遥控器就可以打开电视收看节目。
5．关闭电视：电视遥控关机后经过12秒左右，智能插座会自动切断主控插孔①与受控插孔②的电源，电视机和音响将处于完全断电状态，常通插孔③照常供电。
智能插座的设计
智能插座的设计第一点：智能插座的设计原理与技术特点智能插座作为家居智能化的重要组成部分，其设计原理和技术特点体现了现代电子技术和物联网技术的综合应用。
本文将从以下几个方面详细阐述智能插座的设计原理与技术特点。
1.1 设计原理智能插座的核心设计原理是基于电力载波通讯技术、微处理技术和无线网络技术的结合。
其主要组成部分包括电源模块、MCU微控制器、电力载波芯片、无线模块、按钮、指示灯等。
•电源模块：负责将输入的交流电转换为稳定的直流电，为插座内部电路提供稳定的电源。
•MCU微控制器：作为智能插座的大脑，负责控制和管理插座的各项功能。
•电力载波芯片：通过载波通讯技术，实现插座与智能家居系统的无缝对接。
•无线模块：通常采用Wi-Fi或蓝牙技术，实现远程控制和数据传输。
•按钮和指示灯：用于用户的本地操作和状态显示。
1.2 技术特点智能插座的技术特点主要体现在以下几个方面：•远程控制：用户可以通过智能手机APP或其他智能设备，实现对插座的远程开关控制。
•定时功能：用户可以设置插座定时开关，适合电器设备的定时启动和关闭，如空调、电热水器等。
•节能统计：智能插座能够监测并统计接入电器的用电情况，帮助用户了解用电量和节能效果。
•安全保护：智能插座通常具备过载保护、短路保护等功能，确保使用安全。
•智能场景：与智能家居系统配合，实现智能场景的构建，如与智能灯光、窗帘等的联动控制。
第二点：智能插座的应用场景与市场前景智能插座的应用场景十分广泛，涵盖了家庭、办公室、商业场所等多个领域。
下面将具体介绍智能插座在不同场景下的应用，并展望其市场前景。
2.1 应用场景•家庭应用：智能插座可以控制家中的各种电器设备，如空调、电视、电热水器等，实现家居智能化。
•办公室应用：在办公室中，智能插座可以用于控制电脑、打印机、饮水机等设备的定时开关，提高能效。
•商业场所：商业场所的智能插座可以用于控制广告灯箱、展示柜等设备的运行，节省电能。
基于功率计量芯片HLW8012的电视节能插座方案
图 8 继电器控制电路 6、PCB Layout 注意事项 （1）芯片电源引脚处的去耦电容尽量靠近芯片的引脚。 （2）电压通道电阻分压网络，应呈阶梯式分布，逐渐降压，从输入端高压直至计量芯片的取样 电压，注意电阻之间的爬电距离。 （3）电流采样电阻的地线应和其它地线分开布线，以最短路径走线到主板参考地线输入端（如 零线），减少对采样信号的干扰。 （4）采样信号线走线要平行且靠近，尽量缩短布线，减小对采样信号的干扰。 （5）芯片的地线要能够快速回到电源输入端压敏电阻的地上，减小地线对计量芯片的干扰。 （6）电源走线不要走成环形，环形的电源走线容易受外界的电磁场干扰。 （7）电压取样布线要和锰铜取样布线隔一定距离，以免相互干扰。 （8）所有引线不宜太长，尤其是 PCB 装配固定后，所有引线不能直接接触计量芯片及其它外围 电路。确实无法避免时，所有导线应分组加黄蜡套管，提高绝缘度。
电视节能插座，电能计量，功率计量，节能插座，智能插座，HLW8012，智能家电 【正文】
一、电视节能插座原理
电视节能插座需要测量功率，同时电视节能插座产品内部空间小，本次设计使用功率计量 芯片 HLW8012 作为测量器件。因为 HLW8012 内置晶振、参考源，SOP8 封装，外围电路简单， 在满足性能要求的同时，可以做到体积更小。 HLW8012 主要特性 （1）高频脉冲 CF，指示有功功率，在 1000:1 范围内达到±0.3%的精度 （2）高频脉冲 CF1，指示电流或电压有效值，使用 SEL 选择，在 500:1 范围内达到±0.5%的精度 （3）内置晶振、2.43V 电压参考源及电源监控电路 （4）5V 单电源供电，工作电流小于 3mA HLW8012 输入输出
智能插座方案
-采取加密算法，保障通信过程的安全性。
五、合规性及合法性
1.确保产品符合国家相关电器安全标准和无线电管理规定。
2.遵守网络安全法律法规，保护用户数据安全。
3.获取必要的认证和许可，如CCC认证、无线电发射设备型号核准证等。
六、项目实施步骤
1.市场调研：分析用户需求，评估市场潜力，确立产品定位。
5.状态反馈：实时反馈电器工作状态，便于用户监控。
四、技术方案
1.硬件设计
-采用低功耗、高性能的微控制器作为核心处理单元。
-使用可靠的继电器作为开关控制元件。
-配置精确的电流传感器，以实现电流监测和安全保护功能。
-通过Wi-Fi或蓝牙等无线通信模块，实现与用户移动设备的连接。
2.软件设计
-开发跨平台的移动应用程序，提供直观的用户界面和流畅的操作体验。
2.产品遵循国家关于无线电管理的规定，取得无线电发射设备型号核准证。
3.产品符合我国网络安全法规定，保护用户信息安全。
六、项目实施
1.市场调研：深入了解用户需求，分析竞争对手，为产品研发提供方向。
2.研发阶段：完成硬件设计、软件开发、功能测试等工作。
3.生产阶段：选定合适的生产厂家，确保产品质量。
4.市场推广：通过网络、实体店等多渠道推广，提高产品知名度。
（4）采用无线通信模块，实现与手机APP的远程通信。
2.软件设计
（1）开发基于Androidபைடு நூலகம்iOS平台的手机APP，实现用户界面、控制指令发送等功能。
（2）设计智能插座固件，实现与手机APP的通信、控制指令解析、状态反馈等功能。
（3）采用加密算法，确保通信安全。
基于物联网技术的智能插座设计与实现
基于物联网技术的智能插座设计与实现身份证号：******************摘要：我国科技水平和我国信息技术的快速发展，物联网技术在智能插座设计中使用越来越普遍。
人们对家电的节能性和安全性要求越来越高，实现对家用电器的智能控制和管理成为普遍需求。
在不改变现有家用电器结构的基础上实现智能控制，最简单的办法就是在插座上实现用电设备监测和控制的智能化。
移动通信和互联网的飞速发展使物联网应运而生，同时也推动了大量智能终端及相关行业的发展。
然而，智能插座产品的作业都比较单一，只有监控、安保以及管控等简单功能，远远做不到数字化以及终端监控。
本文设计的智能插座，不仅具备传统插座的断开和闭合功能，而且具有远程监控的功能，可以实现在手机等多终端设备上查看智能插座的状态、数据，较好地满足了人们对普通电气设备的智能化需求。
关键词：物联网技术；智能插座；远程监测引言传统的插板存在无法远程操控以及实时监控插板状态等缺点。
本文设计的智能插座通过采用日渐成熟的物联网技术、嵌入式技术以及微信小程序等对传统插座进行智能化的升级从而对传统智能插板的缺点进行弥补。
该智能插座实现了用户通过微信小程序来实时监控房间中插板的状态并且通过微信小程序对插板的开关进行远程操控，从而使人们的生活更加便利，预防日常生活中因插座老化、过载等原因而导致的火灾险情，减少因火灾而导致的经济财产损失。
1智能插座的应用优势相对于传统插座而言，智能插座的应用优势主要体现为：第一，安全性优势。
智能插座的运行原理为：插座中内置的智能芯片可自动监测电流，一旦发现异常电流变化，可自动响应，断开电器，避免电器的长期通电状态引发相关安全隐患或事故。
而传统插座则需要人为断开电器，当出现疏忽时，容易形成安全隐患。
第二，节能化优势。
智能插座无需过多人为干预。
使用智能插座后，这种智能产品可自动检测电流大小及电流变化状况，根据监测结果自动进行断电。
相对于传统插座而言，智能插座的使用可改善电器待机耗能的问题，其具有良好的节能化特征。
基于单片机的智能插座设计
基于单片机的智能插座设计智能家居是近年来越来越受欢迎的概念，让我们的生活更加便利舒适。
其中，智能插座是一个非常实用的设备，它可以通过手机App远程控制插入其中的电器，也可以根据设定的时间、温度等条件自动开关电器，为用户带来极大的便利。
本文将介绍基于单片机的智能插座设计。
一、设计步骤1.硬件设计基于单片机的智能插座主要由单片机模块、电源模块、继电器模块、电压检测模块等组成。
其中，单片机模块使用的是STC12系列单片机，电压检测模块采用基于偏置电压和二极管进行电压采样的方案，继电器模块采用杨敏电感式继电器。
整个电路图如下所示。
2.软件设计软件部分主要由单片机程序和手机App两个部分组成。
单片机程序主要负责采集电压信号，控制继电器开关，并与手机App进行通信。
手机App主要负责远程控制智能插座、设置定时开关等功能。
单片机程序采用C语言编写，手机App采用Android Studio进行开发。
二、设计特点1.电压测量精度高采用偏置电压和二极管进行电压采样的方案，具有较高的稳定性和精度，实时测量电器的电压值，确保智能插座的安全性和稳定性。
2.继电器响应速度快采用杨敏电感式继电器，其响应速度快、寿命长、功耗低，能够有效减少电器开关时的电磁干扰和电流峰值。
3.界面友好、操作简单手机App界面采用简洁明了的设计，支持远程控制、定时开关、电器状态查询等功能，满足用户的各种需求。
三、设计应用基于单片机的智能插座广泛应用于家庭、办公室、商店等场合。
通过手机App，用户可以随时随地遥控电器开关，不再需要手动操作插座开关，方便快捷。
同时，用户还可以设置定时开关功能，让电器按照设定的时间自动启动或关闭，从而节省能源，保护环境。
四、设计展望当前智能家居市场正在迅速发展，未来智能插座将会继续发挥重要作用，不仅支持更多的电器类型，而且还将拥有更多的功能和适配更广泛的场景。
如支持语音控制、手势控制、人体感应等新型技术，以及集成AI智能、物联网等领域的发展趋势，为用户提供更加便捷、安全、智能的生活体验。
智能节能插座的方案原理与实现
智能节能插座的方案原理与实现来源：IC猫[导读]随着物联网的快速发展，使节能插座产品延伸到智能家居领域，节能插座朝着智能化的方向发展，出现了智能节能插座，智能插座与普通节能插座相比，多出了一个 WIFI 模块，通过接入网络的手机能接收开启和关闭指令，通过切断电源来实现与之接驳电器的开关，不仅能帮助你远程关闭家中的电器，还能够提前开启。
关键词：HLW8012智能插座物联网随着物联网的快速发展，使节能插座产品延伸到智能家居领域，节能插座朝着智能化的方向发展，出现了智能节能插座，智能插座与普通节能插座相比，多出了一个 WIFI 模块，通过接入网络的手机能接收开启和关闭指令，通过切断电源来实现与之接驳电器的开关，不仅能帮助你远程关闭家中的电器，还能够提前开启。
一、智能插座方案主芯片HLW8012 介绍HLW8012 为插座厂家和智能家居厂家提供了一个高度精确且成本低廉的电能测量解决方案。
该集成芯片专为住宅用单相电能表或智能插座设计，可精确测量电流有效值IRMS 和电压有效值VRMS、有功功率和电量。
HLW8012 的内部结构HLW8012 的内部结构如图1 所示。
它由2 个可编程增益放大器、2 个Δ－Σ调制器、配套的高速滤波器、功率计算、功率监测、串行接口及相应功能寄存器等组成。
两个可编程放大器采集电压和电流数据，Δ－Σ调制器对模拟量采样处理，滤取可用电压、电流数字信号，并将计算的功率值、电压有效值和电流有效值通过脉冲指示方式对外输出。
二、芯片HLW8012 工作原理HLW8012 的V1P 和V1N 引脚输入电流信号波，电流通道集成一个固定增益放大器，允许的最大差分输入信号为±43.75mV；电压通道允许的最大输入信号是±700mV。
HLW8012 可以使用低成本的锰铜采样电阻或电流互感器来测量电流，并使用分压电阻或电压互感器来测量电压，其芯片的脉冲输出频率与有功能量成正比。
三、HLW8012 的主要特性·高频脉冲CF，指示有功功率，满足50/60Hz IEC 687/1036 标准的准确度要求，在1000:1范围内达到±0.2%的精度。
产品说明书智能插座
产品说明书智能插座一、产品简介智能插座是一种具备远程控制和定时开关功能的电器插座。
它适用于各类家居电器，如电视、电灯、电风扇等。
本产品具备以下特点和功能。
二、产品特点1. 远程控制：用户可以通过手机APP实现对插座的遥控操作，无需亲自靠近插座即可方便开关电器。
2. 定时开关：用户可以设置具体的开关时间，插座会自动按照设定的时间进行电器开关操作，提供更便捷的使用体验。
3. 电能监测：智能插座具备电能监测，用户可以通过手机APP查看电器的实时用电数据，帮助节约能源。
4. 安全保护：产品内置多重安全保护机制，可以有效防止过流、过载、过压等电器安全问题。
三、产品功能详解1. 远程控制通过手机APP与WiFi连接，用户可以随时随地远程控制插座开关。
无论用户是否在家，只要连接上互联网，即可通过手机实现对插座的远程遥控。
这意味着用户可以通过手机关闭未关闭的电器，避免长时间未关闭电器带来的安全隐患。
2. 定时开关智能插座可设置具体的开关时间，用户可以根据自己的日常需求，制定开关计划。
例如，可以在离家前定时关闭电视和灯光，以避免浪费电能，或者在到家前提前开启空调，保证舒适的室内环境。
定时开关功能可以根据用户的个人喜好和实际需求进行自由设置，实现智能化家居的便捷与舒适。
3. 电能监测智能插座内置电能监测芯片，通过手机APP可以实时查看电器的用电情况。
用户可以轻松了解家中各个电器的耗电量，从而合理调整用电习惯，达到节约能源的目的。
电能监测功能还可以统计每个月的电费消耗，为用户提供科学合理的用电建议。
4. 安全保护为了保障用户的安全使用，智能插座内置多重安全保护机制。
当插座检测到电器过流、过载或过压时，会自动切断电源，以防止电器损坏或引发火灾。
此外，智能插座还具备防雷击、防干扰等功能，保证稳定可靠的用电环境。
四、使用示范1. 下载并安装APP用户可以通过应用商店搜索并下载智能插座配套的APP，然后按照指导完成安装。
2. 连接WiFi和插座打开APP后，按照操作指引，将插座与手机连接到同一个WiFi网络下。
低功耗MCU在家电产品上的应用
插座 提 供 的 １ ０ １ Ｖ或２ ０ ２ Ｖ交 流 电供 电 头 ， 当插 头 捅 存 插 座 上 ，即 使 家 电 １ 当系 统 频 率 切 换 为 ｆ 时 ，Ｍ Ｃ ， Ｌ Ｕ 的 ，除 了停 电之 外 ，插 座 交 流 电 能 没 有 启 用 也 会 消 耗 一 些 功 率 ，通 常 内部 会 将 高 速 振 荡 器 电 路 关 掉 ， 以 够 稳 定 地 提 供 给 家 电所 需 的 电 流 ， 来说 这些 消耗 的功率 越 少越好 。
子 电路 中 ，并增加 了许 多功能 。 就开 始 启 动 ，由于 ＭＣ Ｕ所 消耗 的 电
流 只 占 整个 家 电产 品 消 耗 功 率 的 很 小一 部 分 ，所 以 通 常 对 其 丁 作 电流
丁作 即 可 。 一 直 到 最 近 几 年 ， 由于
一
４ 使 异 电池 供 电 的 电器 用 品其 振 荡 器约 在 ０４ ． ｊ ． ＭＨｚ 以上 ，低 频 系 统
节 省 其耗 电 电 流 。除 此 之 外 ，整 个
且 家 庭 中较 耗 电 的 电器 用 品通 常 是
２ 家 电若 具 有 时 钟 功 能 ，则 当 ＭＣ 执 行 指 令 的耗 电 电流 因 系统 频 ． Ｕ
马达 驱 动 、压缩 机 房 动 、加 热 器 加 捅 头 离 开插 座 后 ，时 钟 所 需 的 电源 率 切 换 为 ｆ 的缘 故 也 会 大 幅降 低 ， Ｌ 热 、灯 具 启 动 等 ，所 以 在 早 期 的 家 需 靠 内部 电池 提供 ，因 此 电 池 必 须 两者 的耗 电 比例最 大 可 以相 差 １ ０ ０ 倍 电 产 品 中几 乎 没 有 ＭＣＵ在 里 面 。 后 来 随着 智 能 家 电 产 品 开 始 流 行 ， 能够维 持较 长时 间 。
基于物联网技术的智能插座设计与实现
基于物联网技术的智能插座设计与实现引言随着物联网技术的不断发展和应用，智能家居正逐渐走入千家万户。
作为智能家居中的一部分，智能插座作为连接家居电器和物联网的重要设备，其设计与实现具有重要意义。
本文将介绍基于物联网技术的智能插座的设计原理、功能特点以及实现过程。
一、智能插座的设计原理智能插座的设计原理基于物联网技术，其核心思想是通过嵌入式设备使插座能够与互联网进行通信，实现对插入其中的电器的远程控制和监测。
智能插座一般包括硬件部分和软件部分两个方面。
在硬件部分，智能插座通常由插座本身、电源管理模块、通信模块和处理器等组成。
而软件部分则包括智能插座的应用程序、远程控制和监测平台等。
智能插座的设计原理主要包括以下几个方面。
1. 通信模块智能插座需要通过通信模块与互联网进行通信。
常见的通信模块包括Wi-Fi、蓝牙和Zigbee等。
不同的通信模块有不同的通信协议和传输方式，因此在设计中需要根据实际需求选择适合的通信方式。
2. 电源管理模块智能插座需要提供稳定的电源供电，同时还需要具备对插入其中的电器的电源管理能力。
电源管理模块可以实现电器的开关控制、功耗监测和电流保护等功能，为智能插座的正常工作提供支持。
3. 处理器智能插座的处理器负责控制插座的各项功能，并与通信模块和电源管理模块进行数据交互。
处理器的选择要考虑功耗、运算速度和稳定性等因素。
4. 应用程序和平台智能插座的应用程序和平台是用户与插座进行交互的重要方式。
通过应用程序和平台，用户可以远程控制和监测智能插座，实现电器的开关、定时开关和能耗统计等功能。
因此，应用程序和平台的设计需根据用户的使用习惯和需求进行优化。
二、智能插座的功能特点智能插座作为智能家居中的重要设备，具有以下几个功能特点。
1. 远程控制通过智能插座的应用程序和平台，用户可以随时随地远程控制插座中的电器。
这个功能使用户能够在外出时避免浪费电能，也能提升生活的便利性。
2. 定时开关智能插座可以设置定时开关功能，用户可以根据需要在特定时间打开或关闭插座中的电器。
物联网环境下智能插座的设计
物联网环境下智能插座的设计摘要：随着物联网的快速发展，越来越多的设备开始智能化。
智能插座作为智能家居的重要组成部分，具有广泛的应用前景。
本文首先介绍了物联网环境下智能插座的概念和特点，然后详细讨论了智能插座的设计原理。
最后，进行了实验验证，结果表明，智能插座具有良好的性能和稳定性，可以有效提高用户的生活质量。
关键词：物联网，智能插座，设计原理，性能，稳定性正文：一、引言随着物联网技术的迅速发展，越来越多的智能设备进入了家庭。
智能插座作为智能家居的重要组成部分，具有广泛的应用前景。
本文旨在针对物联网环境下智能插座的特点和应用需求，提出一种可行的设计方案，以便更好地满足用户的需求。
二、物联网环境下智能插座的特点智能插座是指具有网络通信功能的插座，可以通过手机APP或其他终端进行远程控制和监测。
在物联网环境下，智能插座的主要特点包括以下几个方面：1. 网络通信：智能插座可以与其他设备进行无线通信，能够远程控制和监测。
2. 数据采集：智能插座可以通过传感器采集电压、电流等数据，并将数据上传至云端进行分析和处理。
3. 安全性：智能插座需要具备安全可靠的特性，保证用户的用电安全。
三、智能插座的设计原理智能插座的设计需要考虑到如何实现智能控制、数据采集以及安全保障。
具体来说，智能插座的设计包含了以下几个方面：1. 硬件设计：智能插座需要采用安全可靠的电路结构，具备过流保护、漏电保护等安全保障措施。
此外，智能插座还需要考虑到空间占用和散热的问题。
2. 通信模块设计：智能插座需要具备网络通信功能，通常采用Wi-Fi、ZigBee等无线通信方式。
3. 软件设计：智能插座的软件需要具备以下功能：远程控制、数据采集、故障监测、日志记录等。
四、实验验证与分析本文使用STC89C52单片机和ESP8266 Wi-Fi模组设计了一款智能插座，并开展了实验验证。
实验结果表明，智能插座具有良好的性能和稳定性，可以实现远程控制和数据采集，并具有过流、漏电保护等功能。
基于物联网技术的智能插座设计与实现
物联网技术 2022年 / 第3期680 引 言当今社会，随着人们生活水平的提高，家用电器的数量越来越多，人们对家电的节能性和安全性要求越来越高，实现对家用电器的智能控制和管理成为普遍需求。
在不改变现有家用电器结构的基础上实现智能控制，最简单的办法就是在插座上实现用电设备监测和控制的智能化。
移动通信和互联网的飞速发展使物联网应运而生，同时也推动了大量智能终端及相关行业的发展。
然而，文献[1-5]中的智能插座产品的作业都比较单一，只有监控、安保以及管控等简单功能，远远做不到数字化以及终端监控。
本文设计的智能插座，不仅具备传统插座的断开和闭合功能，而且具有远程监控的功能，可以实现在手机等多终端设备上查看智能插座的状态、数据，较好地满足了人们对普通电气设备的智能化需求。
1 总体设计方案系统由灯座硬件终端、服务器端和用户控制端三部分组成，如图1所示。
灯座硬件终端负责接收从服务器端发送过来的数据，经过处理后，判断是否需要做出相应的控制动作。
服务器端负责接收和转发来自智能灯座硬件终端和用户控制网页的数据、监听用户和硬件终端的数据，同时把数据写入对应的数据库。
用户控制端是用户监控端与用户对接的一个交互界面。
图1 系统设计结构2 系统硬件设计智能灯座硬件主要包括电源AC-DC 及稳压模块、联网模块、主控制器、交流调光模块、功率测量模块，如图2所示。
电源AC-DC 及稳压模块负责给直流部分供电，联网模块负责收发来自服务器的数据，主控制器将数据处理后输出相应的PWM 信号给交流调光模块，最后交流调光模块根据占空比输出相应的电压给普通灯泡。
功率测量模块负责对插座电压、电流、功率进行测量。
图2 智能灯座的硬件整体框图2.1 核心控制电路设计主控芯片ESP8266-12F 既作为MCU ，又作为网关模 块[6-8]。
它里面包含了支持WiFi 通信的组网模组，也包含了一个32位的集成处理器，且可以对这个内部集成的处理器张 锋，刘海锋（广东石油化工学院 电子信息工程学院，广东 茂名 525000）摘 要：针对传统插座功能单一的问题，提出基于物联网技术的智能插座。
节能型智能插座工作原理研究
节能型智能插座工作原理研究摘要：为了减少家用电器待机时的能耗，本文系统阐述了节能型智能插座电路结构设计的三个过程，分别对相关家电待机和正常工作时的电流进行了整理和分析，对各个模块进行了选择和构建，编写相关程序。
关键词：节能型插座检测与控制程序编写0引言21世纪是一个电子产品快速更新换代的高科技时代，同时也是一个能源高消耗的时代。
电视机、冰箱、空调、电热水器、电饭煲等家用电器的出现提高了我们的生活质量，但这些家用电器在待机情况下同样会消耗相当的电量。
因此，如何减少电子产品家用电器在待机状态下的能耗，是个值得思考与研究的问题。
1 现有的各类插座大多数家庭普遍使用普通开关插座，即由一个开关控制整个插座的接通或每个插口由各自对应的开关控制接通，这种插座只能由人工手动进行控制，存在一定的不方便性。
随着技术的不断发展，市面上根据各自侧重点和设计不同，智能插座已经出现了以下三种：（1）计量插座：能够直接反映出插座上的电气运行功率，电流、电压等信息。
（2）定时插座：能够控制用电器在特定时段工作，一定程度上减少了空间时段的能源浪费，但实际用电视时段并非固定，情况一旦变化，需要重新进行设定，使用不方便。
（3）遥控插座：需要配备专用遥控器，成本较高，很多用户很难接受。
现实生活中，许多家庭在结束用电器使用后，由于自身惰性，只是用遥控器关闭电源，使其进入待机状态，这种状态会继续消耗能源。
所以为了解决这个问题，本文研究了一种能够检测家电状态并在家电待机时自动断电的节能型智能插座[1-5]。
2家用电器耗电情况经过对各家用电器正常工作时的电流和待机时的电流值进行分析整理，得出正常工作时家用电器的电流最小在0.5A左右，而待机时的工作的电流最大在0.1A左右。
因此将检测电流模块的电流设定在0.15A。
当监测到电流小于0.15A 时，实现插座断电。
在使用插座时我们分为三个过程，正常用电时、待机时和重新上电时。
2.1 正常用电时当用电器工作时，通过电线的电流一般大于0.5A，所以测电压模块检测到的电压大于设定值0.15A，这时单片机控制继电器模块的P2-0口会输出的一个高电平，继电器模块吸起，使得继电器模块AJ与AJ2处于吸起状态。
一种智能室温、电能监控插座研究
一种智能室温、电能监控插座研究方辉;高廷金;魏鹏;魏群;张煌辉【摘要】本文介绍了一种智能室温、电能监控插座,该监控插座由温度、电能采集电路、Zigbee通信电路和继电器控制电路组成。
采用DS18B20和ADE7753作为温度和电能参数的采集芯片,实现对当前环境的温度、电压、电流有效值、功率等参数的实时监测。
采用Zigbee无线数据通信网络进行数据传输,无需布线、组网便捷。
同时监控中心可通过与监控插座进行命令交互,控制能耗电器运转,避免办公室无人而电器空运转,以及实现对公共建筑的空调温度设置不合理的实时监控,从而避免不必要的电能消耗,实现公共建筑的节能减排。
%A novel temperature power energy monitor outlet is introduced. the outlet is constituted from temperature power energy monitor, zigbee wireless communication network. DS18B20 and ADE7753 is used for measuerd the temperature and power energy parameters, so in the system we can view the temperature, rms voltage, RMS current,power etc in the office. Zigbee wireless communication network is used for the data transmission, which makes the system wireless, low cost, and stable communication. By controlling the relay on the power energy monitor through the zigbee wireless network, the monitor system on PC could control the household appliances in the office and avoid the power waste.【期刊名称】《质量技术监督研究》【年(卷),期】2011(000)006【总页数】4页(P32-35)【关键词】室温电能监控;Zigbee;ADE7753【作者】方辉;高廷金;魏鹏;魏群;张煌辉【作者单位】福建省计量科学研究院,福建福州350003;福建省能源计量重点实验室,福建福州350003;福建省计量科学研究院,福建福州350003;福建省能源计量重点实验室,福建福州350003;福建省计量科学研究院,福建福州350003;福建省能源计量重点实验室,福建福州350003;福建省计量科学研究院,福建福州350003;福建省能源计量重点实验室,福建福州350003;福建省计量科学研究院,福建福州350003;福建省能源计量重点实验室,福建福州350003【正文语种】中文【中图分类】TM933.41 引言随着我国经济社会的发展，空调等能耗电器已广泛应用于公共建筑办公室、会议室等公共场所。
智能插座解决方案
智能插座解决方案智能插座，听起来这又是一个高大上的产品，其实所谓的智能插座功能挺简单的，比如临睡前给电话充电，智能插座可以设定2-3个小时后自动断电，避免过充;秋冬季节利用电暖气或是电热毯时，智能插座能够设定多组开闭时间，按周期循环，这样天天也不不用一开开一晚;离家外出时，若是时间太久，可以远程关闭家中电器用电，或是打开电源让家里电器工作，节省能源又方便生活。
智能遥控插座算得上是智能家居的代表性的产品，以其智能、安全、经济、实用等特点，受到广大用户的信赖和欢迎。
这款智能插座来自于优软众创技术公司研发的智能遥控插座既可配合智能家居系统利用，也能与家电搭配利用，让普通家电变身为智能家电，轻松为用户带来智能体验。
智能插座沿用国际五孔插头，另外还配备一个USB接口，知足了许多电子设备爱好者的需求，面板采用无边框设计，完美融入墙面，内置塑料绝缘挡板，能有效避免儿童触电，十分的人性化。
智能插座组成结构智能插座的组成结构，包括有插头、导线、插套和带有外壳的插座板，插套通过导线与插头电连接，其特征在于：所述外壳中设有盘线轮，该盘线轮包括有位于中心的轴芯和对称设置于轴芯两头的护板，护板上设有电源插孔，插套置于轴芯上，盘线轮定位可转动地设置在外壳内腔中，外壳上设有供电源插孔露出的窗口和导线孔，导线一端与插头连接，另一端从导线孔穿入外壳内腔中与轴芯上的插套连接，所述的插套包括有适用于扁状插片和柱状插片的插接的扁状插合部和柱状插合部。
智能插座大体功能一、智能插座，冲破了智能家居一贯的复杂系统形象，配合人手一部的智能电话和独立APP，可让你在全世界任何一个地方远程控制家中的电器;二、智能插座没有复杂的安装流程，即插即用。
插座支持Android/ios主流操作系统，下载应用程序，就可以够实现本地、远程自由控制;3、智能插座支持实时状态反馈，可将电器工作状态实时反馈到客户端，支持多个按时任务的设置。
电话客户端可对多个智能插座进行控制;4、关闭电器后插座内部的智能双核IC芯片会在线检测电流转变从而实现一段时间后自动断电，此时，插座上的工作指示灯灭，恢复无电状态;五、具有防雷电、防高压、防过载、防漏电的功能。
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系统输出
软件控 制多模 式工作 状态
家用电器 娱乐模式 办公模式
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特色与创新
低能耗、 环保节能 防止安全隐患 控制灵活 显示直观 多模式
电脑待机时总线 路的电流约 0.1A，若每天 待机12小时， 220V×0.1A× 12h=0.264度 。整个中国大概 一亿用户，这样 一天就有两千多 万度电浪费；
•过流保护： 以防止在打雷 或者是电路超 负荷工作是对 电器的损坏、 防止因短路而 引起的火灾！
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LOGO
LOGO
基于MCU的智能安全节能插座
项目成员
1
2 3
刘 昂 电子
2006级
舒勇
电子
2006级
许学辉 电子 2006级
4
5
陶春辉
物理
2007级
王树同
电子
2007级
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智能安全插座的发展背景
我们伟大的祖国，人口众多，资源匮乏，电力不足
十一五发展规划要求我们建设环保节约型社会
迫切的市场需求
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广阔的应用前景
安全防护
节能环保
智能控制
模式切换
防雷、抗 电涌 过热保护 防电磁波 辐射
自动断电消 除待机功耗
系统自带检 测电路 MCU自动对 电路检测、 控制
Байду номын сангаас
键盘控制 办公模式 学习模式 娱乐模式 特殊模式
Company Logo 大学生创新性实验项目
典型功用
无人值守机房 电脑网络系统
LCD 显示工作状态
继电器控制插座的 通断及检 测 电路
MCU控制中心 PC 机 实 现 对 插 座 的 控 制
键盘输入控制工作状态
连接电源的插座及检测电路
特殊保护电路（防过载、防雷击、防过热）
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硬件各模块的作用
MCU控 制中心 作为系统的核心部分， 利用长寿命与专用性， 实现对外部输入信号的 处理，并转换成控制信 号与显示信号，分别控 制继电器插座与LCD 显示，并实现计时功能。 键盘模块 用于通过按键实现 对插座的使用控制。 因为MCU为低压工 作状态，不用涉及 高压，所以使用安 全、方便
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基于MCU的智能安全节能插座
本系统通过检测电路，判断电路中是否有电器工 作：当有电器工作时，控制电路自动保持当前状 态；当判断到在固定时间内电路中没有电器工作 时，MCU控制继电器，完成电源线对插座断开 由于内嵌防雷击、过流保护、过热保护等保护电 路又可以实现上述条件条件下对电器的特殊保护， 减少因用电不合理而造成的安全隐患。
继电器控制和 检测电路模块
当MCU输出控制信号 时，继电器进行相应的 响应。检测电路用于判 断当前的电路是否有电 器工作，供MCU处理 控制。
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硬件各模块的作用
LCD 对当前插座的工 作情况进行显示， 供用户进行选择。
PC控制
特殊保护 针对电路遭雷击、 过热和过载所反应 出的异常现象而设 计的相应保护电路。 如遭雷击时强大的 过电压被插座自带 的防雷保护电路扼 制住，可以达到防 雷效果。
摄像监控系统
易燃易爆化工仓库
学校照明
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项目方案
本系统专门针对安全防护、节能环保和模式功 能的可扩展性进行设计。它主要由 MCU控制中 心、 LCD 显示模块、键盘输入控制模块、受控 继电器和插座模块、插座检测模块组成、 PC 控 制（可选模块）。
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工作原理图
可选用模块。利 用此模块可以实现 键盘控制，LCD 显示的功能。
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软件部分
由于现阶段的家庭和办公室环境对本系统存 在较大的需求，因此我们可以通过对其MCU 控制单元有区分的进行包含相应环境特点的 编程控制，从而做出针对不同环境（家庭、 娱乐、办公、特殊）下的具有可转换模式功 能的节能安全插座。例如下图所示：
保护用户和电器 的安全，同时解 决了无人看守时 可能发生的电器 故障和火灾隐患 。
键盘控制、lcd 显示工作状态； 可编程实现多种 工作模式，比如 娱乐模式、办公 模式、家用电器 模式其他特殊模 式等；
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创新应用
•热水器加热控 制 方案中加上 控制模块，当长 时间不用水时， 系统自动断开电 源，以免水多次 重复加热，造成 饮用水对人体有 害！