文献综述
通信工程
智能插座
摘要：家用电器的广泛使用，提高了人们的生活水平，也导致了因家用电器而引起的大量火灾。
因此，研制出当家用电器出现安全隐患时能及时切断电源的智能插座，至关重要。
为满足智能家居系统的需求，我们需要设计出新型的智能插座，其必须具有智能化、信息化的特点。
本文着重介绍一些不同功能的智能插座，以及在智能插座上应用的单片机和芯片。
关键词：智能插座；单片机；功能
1.引言
随着现代科学技术的飞速发展，家用电器及办公设备的技术含量越来越高，生产的成本也越来越低，加之人们收入的提高，他们也就越来越被广泛的使用。
在改善人们的生活的同时，也导致了因其而引起的火灾。
据公安和消防部门有关资料显示，全国平均每天发生火灾358起，其中电器火灾占30%以上，其主要原因是超负荷、短路、电弧等。
事故的发生与家用电器的插座密切相关。
因此研制出当家用电器出现安全隐患之时能及时切断电源的智能插座至关重要。
现如今市场的绝大多数出插座都不具备任何智能功能，极少所谓的“智能插座”也只是具备定时通断功能，而无法对非正常状况进行检测与断电控制，不具备真正的智能功能，并且性价比也不高。
现有的插座已经不能适应各方面的需要，功能新颖的插座有着强大的市场需求。
2.智能插座的功能及应用
智能插座主要功能具有温度检测、过流过压保护、定时开通、定时关断、自动报警、自动休眠、状态提示等智能功能。
也有一些智能插座具有远程通信、避雷等功能。
文献[1]介绍的插座是一种家庭信息采集设备．它具有普通插座的功能能够监测家用电器的工作状态，并能实现网络监测功能．通过其内部通信接口与上位机通信，进一步可以连到互联网上。
文献[2]介绍了一种基于数字功率分配技术的新型智能插座。
该插座可以作为电力网络
的组成部分，根据插座M C U内预先的程序设定，通过R S-485通信识别接入负载的信息，从而实现负载功率申请、批复的智能管理；结合插座内传感器实时监测的结果，该插座还可以自动切断设备关机时的电气连接，具有良好的节能效果。
文献[3]介绍了一种物联网环境下的无线智能插座，该插座拥有传统电源插座功能外，同时具有无线通信能力、耗电量感知能力以及自动通断能力．在物联网环境下，智能插座将各个电器的耗电量信息实时反馈给用户，用户也能随时开关插座，实现插座与用户的对话，从而达到节能的目的．
文献[4]介绍一种无线遥控智能插座的设计方案。
该插座综合应用了单片机技术和无线电遥控技术,具有无线电指令接收和状态返回的功能。
该插座已应用于智能住宅的远程监控系统中,用户在远离住宅的情况下,可以通过固定电话或手机操纵住宅中的智能电话终端,发送无线电指令控制插座,从而实现对家用电器设备的远程控制。
当用户远离住宅时,用户可以利用固定电话或手机通过公用电话网PSTN 拨通家中的智能电话终端,智能电话终端通过用
无线通信的方式与智能插座建立联系,由智能插座实现对家用电器设备的控制。
同时,智能电话终端还可以用语音的方式提示用户家用电器设备的实时工作状态。
该智能插座作为智能住宅远程控制系统中家用电器设备的智能接口,对整个系统的正常工作起着非常重要的作用。
文献[5]介绍了一种基于GSM移动通信网短信平台的智能信息插座。
GSM手机用户利用短消息功能，将控制或查询命令发给无线数字网关，通过无线节点控制信息插座，从而控制和监测家里各种电器设备的运行状态，有效提高了智能建筑设备的安全性、节能性、高效性。
借助移动通信GSM网，实现从用户手机到家庭环境(智能信息插座)的互联互通，让用户享受智能家居服务。
智能插座可以接受网关的无线通讯；自动打开、关闭电源，实时查询电源状态；并可实现手动开关按钮。
具有很高的实用性。
文献[6]介绍的是一种智能避雷定时插座，可以同时起到定时和防雷的作用，方便人们经常使用插座，实现开关和接用各种电器，而且能够对接在插座上的电器形成有效的保护，在实际应用中取得了很好的效果。
3.智能插座的组成和典型设计方案
一般智能监测插座由电源系统、监测系统、控制系统、通信系统四部分组成。
（1）电源系统：完成照明电源到直流稳压电源的变换，提供给该智能系统工作电源。
由隔离降压、整流、滤波、稳压等电路组成。
智能插座插头引入220V电压。
然后通过220V，9V小型变压器降压，整流桥整流，电容滤
波，78LS05稳压后，给CPU、接收模块和发射模块等提供电源。
（2）监测系统：由电、电流、温度传感器及模数变换电路组成，负责信息的采集处理。
ADE7755,在保证低成本、小体积的同时，又具有高精度和高可靠性．其技术指标超过了IECl036规定的要求．
（3）控制系统：由微处理机（单片机）组成，完成系统的控制功能。
目前MCS-51系列单片机在市场上占的份额最大,配套的开发系统完备、可靠。
由于其较高的性能价格比，在工业检测、控制领域的已成为优选机型，深受广大计算机应用开发工作者的喜爱。
MSP430系列单片机是一个超低功耗类型的单片机，该系列将大量的外围模块整合到片内，也特别适用于设计片上系统，；有丰富的不同型号的器件可供选择，给设计者带来很大的灵活性。
它是一个16位的精简指令架构(RISC)，有大量的工作寄存器和数据存储器，RAM 单元也可以实现运算，CPU中的16个寄存器和常数发生器使MSP430微控制器能达到最高的代码效，同时在可靠性和稳定性上也有保证。
（4）通信系统：完成采集数据与服务器（上位机）的信息交换。
现在工业现场有大量采用RS-485传输数据的采集设备。
RS-485有其固有的优点，它的传输距离可以达到1200m以上，并且可以挂接多个设备。
其不足之处在于传输速度慢，采用总线方式，设备之间相互影响，可靠性差，需要板卡的支持，成本高，安装麻烦等。
RS-485的这些缺点恰好能被USB所弥补，而USB传输距离的限制恰好又是RS-485的优势所在。
如果能将两者结合起来，优势互补，就能够产生一种快速、可靠、成本低的远距离数据采集系统。
Phillps公司推出的P引USBDl2是一种USB专用的接口芯片(以下简称D12)，它完全遵从USBl .1 协议。
它的8位数据并行接口可以方使地与外部CPU进行连接，就好比51系列徽处理器的一个带有8位数据线和一位地址线的存储器设备，支持多路地址／数据总线复用方式和非复用方式以及直接存储器(DMA)方式。
nRF905无线模块是一款相当好的无线模块,它是挪威Nordic VLSI公司推出的单片射频收发器，通过SPI接口和微控制器进行数据传送，通过ShockBurstTM收发模式进行无线数据发送，收发可靠，使用方便，在工业控制、消费电子等各个领域都具有广阔的应用前景。
nRF905片内集成了电源管理、晶体振荡器、低噪声放大器、频率合成器功率放大器等模块，曼彻斯特编码，解码由片内硬件完成，无需用户对数据进行曼彻斯特编码，因此使用非常方便。
4.总结
随着人们生活水平的提高，家用电器的广泛使用，现有的一般插座已经不能满足人们的需要。
因此，一些功能全面的智能插座便随之诞生。
这种插座一般都具有温度检测、过流过压保护、定时开通、定时关断、自动报警、自动休眠、状态提示等智能功能。
并且还可以根据人们的具体需要，通过智能插座内部单片机和芯片的功能可以实现另外其他功能。
例如，可以在智能插座上装上通讯设备，就能实现插座与网络的连接，这样用户就可以直接通过网络了解或监测家庭内部的电器设备状况。
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