DIY智能家居：基于AVR的智能節(jié)能插排的系統(tǒng)解決方案

一、項目概述

1.1 引言

目前，節(jié)能已經(jīng)成為我國當(dāng)前和以后急需解決的問題。解決待機能耗是節(jié)能的一個重要組成部分。部分家電外部設(shè)備(如打印機、掃描儀、音響等)的待機能耗不但增加了消費者的日常電費開支，也造成電力資源的極大浪費。人們有時候在離開時并沒有斷開電源，或只把主設(shè)備斷電或關(guān)機，一般設(shè)備的外部設(shè)備容易被人忽略，常常處于待機狀態(tài)。例如：電腦已經(jīng)關(guān)機，而連接在主機上的顯示器、掃描儀、打印機、音響等外部設(shè)備很有可能還處于通電狀態(tài)。電視機已經(jīng)關(guān)機，而連接在電視機上的DVD、機頂盒或音響可能會處于正常工作或待機狀態(tài)。人們經(jīng)常會忽視此類情形下待機設(shè)備所耗的電能。

本著節(jié)能減排的原則，此次設(shè)計中將普通插排改進成智能型插排?？梢愿鶕?jù)主設(shè)備的工作狀態(tài)將外部設(shè)備自動斷電或通電。

1.2 項目背景/選題動機

針對解決待機功耗的問題，市場上已經(jīng)有了一些定時插座，這些產(chǎn)品存在很多不足。有的定時機構(gòu)過于簡單，不能做多天或周期性的設(shè)定。有的是用普通繼電器給控制電路供電，在通電或斷電時需要給線圈供電，本身就需要而外的能量，功耗較大。有的功能單一，使得插排的性價比較低。

此次設(shè)計的智能節(jié)能插排。除了實現(xiàn)定時接通關(guān)斷和自動接通和關(guān)斷外部設(shè)備之外還具有日期時間顯示，電能記錄（包括日用電量，月用電量）以及實時功率顯示功能。在硬件不增加的條件下，實現(xiàn)更多的功能，提高設(shè)備的性價比。

二、需求分析

2.1 功能要求

基于AVR為主控制器的智能節(jié)能插排結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。本次設(shè)計中主要實現(xiàn)如下功能：

1、插排上的所有端口都可以配置成三種狀態(tài)：主插口（只能有一個主插口）、輔助插口（可以設(shè)置多個，隨主插口動作）、普通插口（不隨主插口動作，一直處于接通狀態(tài)）。

2、能對任意一個插口進行單獨的定時。包括接通時間和斷開時間。

3、能夠?qū)崿F(xiàn)功率的粗略計算以及電能的累加，此功能是否啟動由按鍵設(shè)定。

4、系統(tǒng)在主設(shè)備斷電以及無需電能計算時，控制系統(tǒng)自動進入到休眠。液晶在無按鍵操作5S后自動關(guān)閉顯示。降低整個系統(tǒng)的功耗。

5、在檢測到整體電流或單個插口電流過大時，對設(shè)備斷電和報警，以保護設(shè)備。此電流可以由使用者通過鍵盤進行設(shè)定。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu).

2.2 性能要求

系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性：系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行。不會出現(xiàn)死機、無緣無故重啟等現(xiàn)象。檢測到異?，F(xiàn)象時能夠正確及時的做出相應(yīng)動作。

電流檢測的可靠性：電流檢測是通過電流互感器得到的。所測電流與實際電流誤差不能太大。誤差要在允許范圍內(nèi)。

系統(tǒng)的低功耗特性：系統(tǒng)在主設(shè)備斷電以及無需電能計算時，能夠控制系統(tǒng)自動進入到休眠狀態(tài)。液晶在無按鍵操作5S后能夠自動關(guān)閉顯示。只有當(dāng)再次按鍵時才會再次顯示。