基于继电器的无线遥控插板的设计与实现

张建荣

(山西大学商务学院 信息学院，山西 太原 030031)

基于继电器的无线遥控插板的设计与实现

张建荣

(山西大学商务学院 信息学院，山西 太原 030031)

近年来，随着人们生活水平的逐渐提高，家用电器越来越多，插板上电器插头繁多，开、关电器时对插头插、拔,造成了插板的一定磨损。而待机状态下的电器造成了电力资源浪费，也有很大的安全隐患。本设计选用无线遥控和单片机定时控制插板电路的通、断，进而控制用电器的开关。本设计改变家用开关怕水易磨损的缺点，具有方便、安全、实用、成本低等优点。

无线遥控；插板；继电器

随着社会进步，家用电器也越来越多。据估计，在我国，家电处于待机状态时能耗约占到家庭电力消耗的10%以上。长期的待机状态使插板的负荷越来越大，具有非常严重的安全隐患，也使电器的寿命大大缩短。因此，本设计对家庭中普通插板进行智能化设计，利用无线遥控对继电器的控制来达到控制插座通断的目的，并可以通过单片机对插板进行定时通断设置，且在定时功能基础上增加了过载保护和防雷模块。因此本设计可以减少能耗、提高家庭用电安全、延长电器寿命、方便人们生活等。

1 总体电路工作原理

图1为电路工作原理图。220 V交流电经过变压器之后变为5 V电压，输入继电器电路与信号接收电路，电路开始工作，此时无线遥控端发出信号，

接收端接收信号并转变成电信号传给继电器，继电器响应，控制电路通断，遥控功能完成。另外，可通过单片机控制定时设置进而智能控制继电器通断。

图1 电路工作原理图

2 各主要电路及部件工作原理

2.1 变压器

变压器利用电磁互感应进行电压变换。本设计中220 V～5 V变压器电源电压转换稳定，而且带有电流过载保护和过热保护。其体积相对于其他变压器模块小。图2为220 V～5 V电路图。

图2 220 V～5 V电路

2.2 无线遥控

目前，大多遥控器采用的是红外技术，它的特点是有方向性、不能有阻挡、距离一般不超过7 m、不受电磁干扰、功耗高[1]；无线电遥控器是利用无线电波传送控制信号，它具有方向任意性、可以不“面对面”控制、距离远等特点。本设计中考虑到插板一般放在家中不是很明显的地方，这样红外遥控不能有阻挡、距离范围近的要求就较难实现了，所以选择无线电遥控器做为该插板的遥控装置。

2.3 继电器

继电器在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。本系统选择电磁继电器。

电磁继电器[2]的工作原理是利用电磁效应，根据继电器两端是否加有电压，使衔铁的动触点与静触点吸合或释放，从而实现在电路中导通和切断。

2.4 主控制器及最小系统

主控制器采用STC12C5608AD单片机，是STC生产的机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，代码指令集合完全兼容传统的8051，但速度快8～12倍[3]。

2.4.1 最小控制系统的功能

增强型：8051 CPU ，机器周期1T，代码指令集合完全兼容传统的8051。

工作电压：STC12C5608AD 系统工作电压：5.5 V～3.5 V(5 V单片机)。

工作频率范围：0～35 MHz，等同于8051的0～421 MHz。

用户应用程序空间：30 K/28 K/20 K/16 K/12 K/8 K/4 K字节，单片机上集成768字节RAM。

通用I/O口：单片机集成口(共27/23/15个)，复位后：准双口/弱向上拉(普通8051传统I/O口)可有四种模式设定。

IAP(在应用中可编程) /ISP(在系统中可编程)：可通过串口模式(P3.0/P3.1)下载用户程序。

EEPROM：复位电路。

时钟源：有内部R/C振荡器和外部高精度晶体时钟两种，用户在下载用户程序的时候，可选择使用内部R/C振荡器或者是外部晶体时钟，常温下内部R/C振荡频率为5.2 MHz～6.8 MHz，精度要求不高时，可选择使用内部时钟，但是因为有制造和温漂，故以实际为准。

定时器和计数器：16位定时器T0和T1，PCA模块可再实现4个16位定时器，2个时钟输出口可由T0的溢出在P1.0输出时钟，可由T1的溢出在P1.1输出时钟。

SPI同步通信口，主从模式。

封装：LQFP-32，SOP-32/28/20，PDIP-20，SKDIP-28，TSSOP(mini)，LQFP32/SOP32有27个I/O口，SOP28/SKDIP28有23个I/O，同时芯片还预留2～3个普通接口外接74HC595/164/165(均可级联)来扩展接口，还可用A/D做按键扫描来节省I/O。

2.4.2 接口输出功能

P1口：对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可作为单片机的输入口使用。作为输入使用时，由于内部电阻的原因则输出电流。

P2口：对P2端口写“1”时，内部向上拉电阻把端口拉高此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被拉低的引脚由于内部的电阻的原因将输出微弱的电流。

P3口：对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。

RST——复位电平输入。单片机最小系统如图3所示。

图3 单片机最小系统图

2.5 显示器

显示器部分采用了56共阳数码管[4]显示器。此显示器可同时显示4个数字，通过输入指令来显示信息内容。如图4为共阳显示器针脚图。

图4 共阳显示器针脚图

3 结果分析

当用遥控器端给出信号之后，继电器工作，对应插孔通电，再次按遥控，对应插孔断电，符和当初设计可以在较远距离控制家庭用电器，并且不受墙壁的阻挡。

4 该设计的优点

该方案利用了现有插板，直接将电路做在了插板内，节省了制作外壳的费用以及制作设计步骤。

1) 低功耗节能特性。一个是自身的低功耗特性，另一个是遥控开关插座带来的间接节能效果。

2) 极强抗干扰能力，可靠性高，具有防雷功能。

3) 提供手动、遥控两种模式，既增强了方便性，又承袭了原有的习惯。

4) 全开全关功能。当休息的时候，一键即可以完成电器的全关或全开。

5) 断电保护功能。若有断电时，开关将自动关闭。

6) 无方向远距离隔墙控制功能。红外遥控器一般受空间距离和方向的限制，而采用无线射频技术的遥控开关，完全没有这些限制。

7) 超载保护功能。遥控开关本身具有保护功能，可以有效地保护电器设备及人身安全。

[1] 史学谦.基于射频技术的无线遥控系统[D].天津：天津大学，2010.

[2] 彭江波.一种电磁电压继电器自动检测系统的研制[D].广东：汕头大学，2008.

[3] 徐丹，戴晓江，李心一.STC12C5608AD单片机的数字式一氧化碳浓度变送器设计[J].机械与电子,2012(9):43-46.

[4] 魏宁宇.基于AT89S52单片机控制的电器定时插座的设计[J].信息通信,2012(3):66.

Design and Implementation of Wireless Remote Control Socket Based on Relay

Zhang Jianrong

(InformationFaculty,BusinessCollegeofShanxiUniversity,TaiyuanShanxi030031,China)

In recent years, with the gradual improvement of people’s living standards, more and more household appliances are used with many electric appliance plugs in the socket. When opening and closing the electric appliance, the plug is inserted and pulled out that resulting in a certain abrasion of the socket. In standby mode, the electric appliance has caused not only the waste of power resources, but also a lot of security risks. This design selects the wireless remote control method and single chip microcomputer to control the circuit on and off, which controls the switch of the electric appliance. This design changes the weakness of home switch with fear of water and easy to wear, and it is convenient, safe, practical, and low cost, etc.

wireless remote control; socket; relay

2016-11-22

张建荣(1983- )，女，讲师，硕士研究生，主要研究方向为信号与信息处理。

1674- 4578(2017)01- 0032- 03

TP872

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