基于ZigBee技术的智能插座系统设计

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随着家用电器的普及,人们的生活水平也在不断提高,然而不良的用电习惯,不仅会造成电能的浪费,而且还可能导致人们的生命和财产安全遭受巨大损失。与此同时,物联网技术的提出被视为信息通信发展的里程碑,物联网的主要应用之一就是智能家居,而智能插座又是智能家居中的重要环节,主要用于监测插座上电器用电状态,控制电器的供电以及工作,它具有分配电源、远程控制、数据采集等功能。因此,智能插座的研究与设计有着非常重要的实际意义。  本设计首先综述了智能插座和ZigBee技术在物联网中的重要性,提出设计一款基于ZigBee技术的智能插座系统。其不但能够实时监测家用电器的电压、电流、功率等参数,而且具有无线通信功能,可以通过ZigBee技术组建网络,将数据上传至上位机进行集中监测与控制。同时,还能够监测用电器的工作状态,对非正常工作状态进行提示与断电,从而实现节约用电和安全用电。  本设计的主要内容包括:系统硬件电路设计、系统软件设计和系统调试。其中,系统硬件电路包括:ZigBee主站硬件电路、智能插座硬件电路。ZigBee主站是在ZigBee模块的基础上增加串口、按键、指示灯电路,ZigBee模块的核心是CC2530,ZigBee主站作为ZigBee网络中的协调器。智能插座中内嵌ZigBee模块,它以ATT7037为控制器, ATT7037与终端ZigBee模块使用串口进行连接。插座利用控制器的电压、电流通道,对各种电参数进行采集;插座还带有时钟电路和掉电保护电路,保证数据安全可靠;插座的继电器控制电路作为执行机构,可以根据插座内剩余电量、剩余时间值以及设定的电压、电流、功率保护上下限通断电源。本设计针对这两部分硬件电路分别设计了ZigBee网络软件和智能插座软件,将硬件载体和软件程序结合,最终实现系统正常工作。最后进行系统调试,包括硬件调试、功能和通信测试,在功能和通信测试中,通过串口调试助手监控通信数据。测试结果表明,本文设计的智能插座系统能够实现数据采集、计量、报警和保护等功能,还能够实现数据的无线传输功能,通过上位机可以无线采集插座的数据以及远程控制插座。
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