摘 要

智能家居系统由于各大家电标准的不统一，难以实现家电互联互通，智能插座在家居系统中控制着家中所有电器，它可以忽视各种电器之间的差异性，实现控制监控作用，加大对智能插座的研究，就会推动家居的智能化，为人们的生活带来更多便利性。

本次设计主要研究了当前智能插座的发展趋势，结合当前家居生活中存在的能源浪费问题，设计了一款多功能智能插座。核心处理器使用STM32F103系列单片机，电能采集部分使用了HLW8012专用电能计量芯片，温度采集模块使用DS18B20温度传感器，光照度采集模块使用BH1750光照度传感器，定时部分使用HC-05蓝牙模块设置时长，实现了实时监测用电量，温度，光照度等数据，根据环境温度与光照度智能控制电源的通断。

本系统成本较低，可靠性强，符合当前智能插座发展趋势，经过测试，各项功能达到了较好的效果，可以得到实际应用。

关键词：智能插座，节能，数据采集，智能控制

ABSTRCT

Smart home system is difficult to realize the interconnection of home appliances because of the disunity of the standards, Smart sockets can ignore the difference between various appliances, and increase the research of smart sockets, it will promote the development of smart home.

This design mainly studied the current smart socket development trend, combined with the current domestic life in the waste of energy problems, designed a multi-functional intelligent socket. The core processor uses STM32F103 series microcontroller, electric energy acquisition part uses the HLW8012 energymeasurement chip, temperature acquisition module using DS18B20 temperature sensor, illumination acquisition module using BH1750 light sensor, the timing part of the use of HC-05 Bluetooth module set length, realizes the power, with real-time monitoring of temperature, illumination and other data, according to the environment temperature and illumination intelligent control power off.

The system is low cost, strong reliability, in line with the current development trend of smart sockets. After testing, the various functions have achieved good results, and can be used in practice.

Key words: intelligent socket, energy saving, data acquisition, intelligent control

目录

摘要 I

ABSTRCT II

第1章 绪论 1

1.1 课题研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.2.1 智能插座国外发展现状 2

1.2.2 智能插座国内发展现状 3

第2章 整体设计方案论证 4

2.1 MCU的选择 4

2.2 无线通信方案选择 4

2.3 传感器选择 5

2.3.1 温度传感器选择 5

2.3.2 光照度传感器选择 5

2.4 整体方案设计 6

2.5 系统经济性分析 6

第3章 智能插座各模块硬件设计 8

3.1 电能计量模块 8

3.1.1 电能采集电路原理 8

3.1.2 信号处理电路 9

3.2 温度采集模块 10

3.2.1 DS18B20硬件结构与MCU的连接 10

3.3 光照度采集模块 11

3.3.1 光照度采集硬件结构 11

3.4 蓝牙模块硬件结构 12

3.5 模式切换模块 13

3.6 继电器模块 14

3.7LCD 显示模块 14

3.8 辅助电路（频率发生器） 15

第4章 智能各模块软件设计 17

4.1 整体软件设计 17

4.2 电能计量程序设计 18

4.3 温度采集的程序设计 19

4.4 光照度采集程序设计 21

4.5 蓝牙模块程序设计 22

第5章 调试与实现 24

5.1 智能插座主体部分 24

5.2 数据采集部分测试 24

5.2.1 光照度采集部分测试 24

5.2.2温度采集部分测试 25

5.3 定时功能测试 27

5.4 传感器稳定性测试 28

第6章 总结与展望 30

6.1 论文总结 30

6.2 课题展望 30

参考文献 32

致谢 33

第1章 绪论 

1.1 课题研究背景及意义

自上个世纪八十年代开始，在电子电气自动化技术的不断进步下，家用电器也随之在普通家庭中普及。由于人类对家电产品的需求不断增加且对家电的功能性也不断地提出更高地要求，加之电子和计算机技术的迅猛发展，家用电器产业发展速度也十分迅速，从电视机到洗衣机到空调等等，家用电器的发展帮助人类完成了几乎所有的家务，将人们从繁重的家务劳动中解放出来，改善了家庭生活的质量^[1]。在21世纪之后，由于通信技术的普及，人们开始追求智能家居系统，相比与普通的家用电器，智能家居系统可以利用通信技术将所有家电组合在一起，它可以为用户提供良好的数据交互功能，使人们的生活方式更加合理，生活环境更加舒适，智能化的操作也满足了人们对生活质量的要求。

随着智能家电系统的发展，一些问题也开始暴露出来，虽然智能家居发展迅速，但还是存在许多不足之处，各个企业研发生产的产品之间各自为政，各项标准不统一，包括网络传输协议的不统一等问题导致家电产品之间无法融合，正是因为这些因素，导致了各个电器独立出来是智能的，但是整个家电系统却不是，比如要去浴室洗澡，可以远程控制浴室的灯和提前让热水器准备热水，而不能做到开灯的同时热水器就自动准备热水，所有的智能家电产品要形成一个完整统一标准的智能家居系统是智能家居进一步发展所必经的一个阶段。

智能插座作为一个所有电器设备都要依赖的关键设备，其控制功能举足轻重。智能插座的原理是使用现有的控制技术和通信技术，将智能家居系统的各种子模块即各个不同种类的智能电器有机地结合在一起，不仅可以实现家庭内部各项系统数据共享和通信，还可以通过安装在室内的家庭智能网关与外部通信网络进行通信，实现远距离无线控制，通过在房子外部的遥控，远程控制各种家用电器，实现房屋的安全监控。以后的智能家居系统，将随着各个学科技术的融合变得更为智能化。