关于学生宿舍精准定时供电的毕业设计

中国人民大学毕业设计课题：基于单片机的学生宿舍进准定时供电系部：机电工程系专业：电气自动化班级：09电气自动化学号：728姓名：神日期：2012年11月15日摘要为避免学生因夜夜通宵而使电力资源浪费和影响同学的休息，根据工厂供电设计出的一种智能精准定时供电系统，它采用单片机技术从用电源头自动送段电，在保障学生正常作息和用电安全方面起到了积极的作用。

该设计阐述了该种智能精准定时供电系统的设计原理、特点。

并讨论分析了存在的问题及其改进措施。

【关键字】：学生宿舍精准定时单片机AbstractTo prevent students from the night overnight and make power waste of resources and effects of students rest, according to the power plant designs an intelligent precision timing power supply system, it adopts the single chip technology from the power head automatic electric section, in the guarantee of students to normal and safe use of electricity has played a positive role. The elaborate design of the intelligent precision timing power supply system design principles, characteristics. This paper has discussed and analyzed the existing problems and improvement measures in.[ Key words ]: Students' dormitoryPrecision timingSingle chip microcomputer目录摘要 (2)第一章绪论 (5)1.1引言 (5)1.2内容简介 (5)第二章系统方案设计 (6)2.1设计任务和要求 (6)2.2设计分析 (6)2.3系统方案设计 (9)2.4软件设计 (10)第三章电路图分析 (11)3.1负荷的计算 (11)3.2供配电电路 (12)3.3控制电路 (14)第四章小结 (17)致谢 (18)参考文献 (19)第一章绪论1.1引言节能的总方针是坚持能源开发和节约并重，并应把节约能源放在优先地位。

节约电能是我国发展国民经济必须长期坚持的总方针。

近年来，我国高等教育规模迅速扩大，在校生成倍增加，而后勤发展相对滞后，高校学生宿舍用电管理难等问题格外突出。

大量宿舍的学生滥用电、通宵玩电脑等。

给国家财产造成了严重的损失，同时也影响了学生和身边朋友正常的作息，导致学生上课睡觉使得老师无法教学，也对学生身体健康造成严重伤害。

上海商学院的惨案给我们再一次敲响警钟。

1.2内容简介本设计介绍了一种新型智能学生宿舍供电的方案。

该系统以STC89C51单片机为核心，应用显示器、电铃等等添加了许多人性化的设计，如照明灯全天侯有电，只要学生按下开关宿舍的灯就会照明，而学习供电却是限时供电，早上6点来电，晚上23点停电，为了更加方便本文添加一个22点熄灯提示铃声，是为了提醒那些还在用电学生快要断电了，不要去影响其他同学休息了。

这是传统的学生宿舍供电系统所不能满足的，而智能学生宿舍供电系统却能很好的体现出来，只需要人为的编写程序(C语言)到单片机里，就能实现和满足不同的控制方案。

该系统使学生宿舍供电系统更加人性化，实现高校学生宿舍电控的智能化管理，改变了大学生的生活。

促进了学校人性化管理与创建安全节约型校园。

第二章系统方案设计2.1设计任务和要求1任务：根据单片机和工厂供电的知识，设计一个基于单片机的学生宿舍进准定时供电系统。

2要求：（1）自动定时供电和断电；（2）停电前要有提示铃声；（3）供断电不能影响学生的正常作息和生活；（4）要是安装时尽可能的安装容量小，以减少投资耗电量；（5）应使检修维护工作方便、安全；（6）必须设置紧急停电功能；（7）需要有必要的安全措施。

2.2设计分析根据设计要求，先从以下几点来分析：（1）电源是电子设备的能源电路，关系到整个电路设计的稳定性和可靠性。

因此，交流流稳压电源的设计，在系统设计中必不可少。

（2）由于本系统需要定时送电、段电，所以必须设计一个定时器，因此必须要有一个能够产生时钟脉冲的电路，而定时器对脉冲频率的稳定性要求较高，所以该电路的设计必须要考虑到稳定性。

（3）由于熄灯前需要提示铃声，在这个系统中我们用蜂鸣器代替。

蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。

；蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。

蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。

其外观如（图2-1）所示图1-1 蜂鸣器（4）根据一般学校的作息时间，学校一般采取早上当起床（早上6:00）时开始给学生供电。

晚上22:00时响铃提示学生还有一个小时就要断电了，大家还有没做完的事请抓紧时间。

23：00全部宿舍断电。

学生停止一切活动就寝。

（5）在自动供电中，我们可以运用PLC或单片机来实现。

a.PLC控制耗资大、体积大、接线复杂，不适合该系统。

但是在电动机控制中，利用PLC 使之接线简单、程序简单。

所以在电动机的控制中我们一般采用PLC。

b.单片机如（图2-2）集成度高、功能强、通用性好，特别是它具有体积小、重量轻、能耗低、价格低廉、可靠性高、抗干扰能力强和使用方便等独特的优点。

所以该系统利用单片机来控制。

单片机亦称单片微电脑或单片微型计算机。

它是把中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、aba为实物图 b为仿真图图1-2 单片机只读存储器（ROM）、输入/输出端口（I/0）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。

（6）该系统暂时我们用数码管显示时间。

如（图2-3）所示。

数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二级管。

根据内部发光二极管的接线形式可分为共阴极和共阳极两种。

使用时，共阴极数码管公共端接地，共阳极数码管公共端接电源。

每段发光二极管需5～10mA的驱动电流才能正常发光，一般需加限流电阻控制电流的大小。

（7）当电路进行维修或电路发生故障时，需要设置临时断电装置。

及时断开电源，以免造成电能资源的浪费和威胁到学生安全。

（8）为了在晚上断电时，应对紧急情况。

该系统设置了紧急电。

以免在发生意外事故。

及时给学生供点。

a bc d图2-3 数码管2.3系统方案设计根据系统设计要求，结合工厂供电及单片机知识。

该方案设计流程图如（图2-4）所示。

当学生早上六点起床,需将寝室照明灯打开,同时学生的其它电气设备也打开正式供电。

则按下指令键,计算机发出供电信号。

当各个从控机接收到信号时,开始发回应答信号，启动控制开关,接通线路。

通过供电电路, 从控机向主控机返送控制开关状态，由状态显示器进行对应显示。

实现了供电控制。

单片机通过内部精密模拟比较器与外接RC组成A/D转换器对用电信号进行数据采集，将采集到的数据进行一系列运算、处理和判断，从而对对宿舍电路进行监控。

如果单片机没有检测到故障电路，说明该宿舍供电正常，晶闸管正常导通，绿灯一直亮；反之，单片机将输出关断信号，将晶闸管关断，时单片机自动检测供电情况，若故障仍然存在，单片机继续关断可控硅；若故障去除了，则单片机发出导通信号，控制晶闸管恢复供电。

图2-4 供电流程图当数码管显示22:00时单片机对蜂鸣器发出指令，驱动蜂鸣器，使蜂鸣器想起来。

提醒还没有就寝的学生，抓紧时间把没做完的事做完，学校将在一个小时后停止对所有的宿舍供电。

当数码管显示到23:00时单片机输出关断信号，将晶闸管关断。

学校停止对宿舍的供电。

2.4软件设计为确保信息可靠传输，本控制器采用如下协议；(1) 从机的地址为00～0FFH;(2) 地址0FFH作为一条控制命令,使所有的从机都处于SM2 = 1的状态;(3) 00H接受命令; 01H发送命令;(4) 从机状态字格式,如图7所示。

ERR = 1,表示收到非法命令; TRDY = 1表示发送准备完毕; RRDY = 1表示接收准备完毕。

设定单片机串行通讯口工作于方式3 (定时器1工作于方式2) ,波特率为9 600 b / s,晶振频率为11. 059MHz,当控制寄存器PCON 的SMOD = 0 时,将FDH 装入TH1和TL1, T1发出的波特率为9 600 b / s。

主、从机流程图（图2-5）图2-5 程序流程图第三章电路图分析3.1负荷的计算“电力负荷”在不同的场合可以有不同的含义，它可以指用电设备或用电单位，也可以指用电设备或用电单位的功率或电流的大小。

供配电系统进行电力设计时，需要根据计算负荷选择校验供电系统的导线截面，确定变压器的容量，制定改善功率因数的措施，选择及整定保护设备等。

计算负荷的确定是否合理，将直接影响到电器设备和导线电缆的选择是否经济合理，系统是否正常可靠的运行。

1.负荷种类实际负荷曲线是波动变化的。

在进行设计和其它工作时，为满足不同的需要，将负荷表示成三种类型。

最大负荷: 是指消耗电能最多的半小时的平均功率，亦即连续3Omin的最大平均负荷，又称计算负荷。

尖峰负荷：是指连续1到2s的最大平均负荷，可看作短时最大负荷。

平均负荷：是指用电设备在某段时间内所消耗的电能除以该段时间所得的平均功率值。

2.电力负荷的分级及其对供电的要求根据用电设备在工艺生产中的作用，以及供电中断对人身和设备安全的影响，电力负荷通常分为三个等级。

分别为一级负荷、二级负荷、三级负荷。

1.一级负荷中断供电将造成人身伤亡，或重大设备损坏难以修复。

带来极大的政治、经济损失者，属于一级负荷。

一级负荷要求有两个独立电源供电。

2.二级负荷中断供电将造成设备局部破坏或生产流程混乱且需较长时间才能修复，或大量产品报废、重要产品大量减产、造成较大经济损失者，属于二级负荷。

二级负荷应由两回线路供电。

但当两回线路困难时（如边远地区），允许由一回架空线路供电。

3.三级负荷不属于一级和二级的一般电力负荷即为三级负荷。

三级负荷对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可用单回线路供电。

3.计算负荷的概念根据用电设备的安装容量，采用一定的计算方法得出的负荷，称为计算负荷。