基于單片機(jī)的節(jié)能斷電保護(hù)電路設(shè)計(jì)

電能為人類(lèi)帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)效益，且方便環(huán)保，但應(yīng)節(jié)約用電，注意安全，防止火災(zāi)發(fā)生。節(jié)能是降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益的重大課題，用電注意安全，防止火災(zāi)是我們時(shí)刻需要注意的問(wèn)題。根據(jù)一些引起火災(zāi)的社會(huì)現(xiàn)象，設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的節(jié)能斷電保護(hù)電路。

1 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
硬件電路如圖1所示。S1為手動(dòng)電源開(kāi)關(guān)；S2按下閉合，放手?jǐn)嚅_(kāi)；按下S2，單片機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行，經(jīng)過(guò)2 s左右，KM閉合，交流220 V可為電器設(shè)備持續(xù)供電，供電5 min后，單片機(jī)根據(jù)傳感器檢測(cè)到的信息控制電源的供電；當(dāng)某一路傳感器檢測(cè)到信息使P1．1為高電平時(shí)，P1．0輸出5 V高電平至U4的3腳，而U4的2腳只有1．5 V，這樣U4的1腳輸出高電平使VT1導(dǎo)通，VT2導(dǎo)通，使12 V的直流電源可以為繼電器JZC-36F的線(xiàn)圈供電，KM閉合，使交流220 V可為電器設(shè)備正常供電。當(dāng)傳感器檢測(cè)到信息使P1．1為低電平時(shí)，延時(shí)1 min后，再次檢測(cè)P1．1，若連續(xù)5 min P1．1為低電平，使P1．0輸出低電平至U4的3腳，使U4的1腳輸出低電平至VT1的基極，VT1截止，VT2截止，繼電器JZC-36F線(xiàn)圈斷電，KM斷開(kāi)，切斷交流220 V供電。
VD3，VD4為實(shí)現(xiàn)線(xiàn)或而接的隔離二極管，VD2為保護(hù)二極管，VD1是為了抬高VT1的發(fā)射極電位，VT2必須采用功率較大的三極管，如JE9051硅中功率晶體管。為了使繼電器可靠地動(dòng)作，電路中設(shè)計(jì)了+5 V和+12 V兩種電源，元器件的型號(hào)或參數(shù)見(jiàn)表1。

2 傳感器信號(hào)處理電路
傳感器信號(hào)處理電路如圖2所示。人體紅外傳感器用于檢測(cè)人體發(fā)出的特定波長(zhǎng)的紅外線(xiàn)，進(jìn)行非接觸式距離較遠(yuǎn)的檢測(cè)，其工作電壓為3～15 V；當(dāng)人體進(jìn)入傳感器感測(cè)區(qū)域時(shí)，傳感器接收到頻率為0．1～8 Hz的人體紅外信號(hào)，2腳即輸出微弱的交流信號(hào)。
傳感器2腳的輸出信號(hào)經(jīng)兩級(jí)放大后，從U6的1腳輸出，信號(hào)幅度為0．5～5 V，直流分量為3 V。U7，D5，D6，R14,R15,R16，R17，組成雙門(mén)電壓比較器，若U6的1腳無(wú)信號(hào)輸出，則U7的2腳為3．3 V，U7的3腳為2．7 V，U7的1腳輸出低電平；當(dāng)U6的1腳輸出大于4 V或小于2 V時(shí)，U7的1腳輸出高電平至CPU。

3 軟件設(shè)計(jì)
程序流程圖如圖3所示。需要開(kāi)啟電器設(shè)備時(shí)，按下S2兩秒左右，啟動(dòng)單片機(jī)，使P1．0為高電平，KM閉合為電器設(shè)備持續(xù)供電；使P1．1為高電平，設(shè)P1．1為輸入狀態(tài)。5 min后開(kāi)始檢測(cè)P1．1，若P1．1為高電平，使P1．0為高電平，R0賦值05H，返回再次檢測(cè)P1．1；若P1．1為低電平，延時(shí)1 min，若R0減1不為0，返回再次檢測(cè)P1．1，若R0減1為0，使P1．0變?yōu)榈碗娖?，切斷電器設(shè)備的供電。

參考源程序如下：

4 應(yīng)用實(shí)例
下面舉例說(shuō)明本設(shè)計(jì)方案的應(yīng)用。在家庭中，根據(jù)客廳結(jié)構(gòu)，找一個(gè)合適的位置，把圖1所示實(shí)際電路安裝在一封閉盒中，要既方便操作，又美觀(guān)。圖1中S1可用用戶(hù)電源總開(kāi)關(guān)代替，裝4～6個(gè)人體紅外傳感器，從不同方位檢測(cè)客廳中有無(wú)人在，客廳中除照明以外的所有用電設(shè)備的電源都從圖1中交流220 V輸出端輸出。這樣，客廳中的用電設(shè)備啟動(dòng)后，若連續(xù)5 min客廳中無(wú)人，則客廳區(qū)的電源自動(dòng)切斷，既節(jié)約了電能，又延長(zhǎng)了電器設(shè)備的使用時(shí)間，可有效地防止電火災(zāi)的發(fā)生。

5 結(jié) 語(yǔ)
本文的創(chuàng)新點(diǎn)是設(shè)計(jì)了一種成本低，既可有效節(jié)約電能，延長(zhǎng)電器設(shè)備的使用壽命，又可防止電火災(zāi)的節(jié)能與斷電保護(hù)電路。它既可家用，又可用于辦公場(chǎng)地、學(xué)生宿舍等，安裝調(diào)試方便。通過(guò)大量的實(shí)踐使用證明，只要傳感器安裝的位置合適，該設(shè)計(jì)能可靠地工作，達(dá)到節(jié)能與斷電保護(hù)的目的，但不同的控制目的使用的傳感器有所不同，傳感器輸出的信號(hào)較弱，必須經(jīng)過(guò)兩級(jí)放大和雙門(mén)電壓比較器，送到P1．1的應(yīng)該是較強(qiáng)的脈沖信號(hào)。