一种基于单片机的节能断电保护电路设计
一种基于单片机的节能断电保护电路设计
电能为人类带来了经济效益，且方便环保，但应节约用电，注意安全，防止火灾发生。节能是降低成本，提高经济效益的重大课题，用电注意安全，防止火灾是我们时刻需要注意的问题。根据一些引起火灾的社会现象，设计了一种基于单片机的节能断电保护电路。
1 硬件结构设计
硬件电路如图1所示。s1为手动电源开关；s2按下闭合，放手断开；按下s2，单片机启动运行，经过2 s左右，km闭合，交流220 v可为电器设备持续供电，供电5 min后，单片机根据传感器检测到的信息控制电源的供电；当某一路传感器检测到信息使p1．1为高电平时，p1．0输出5 v高电平至u4的3脚，而u4的2脚只有1．5 v，这样u4的1脚输出高电平使vt1导通，vt2导通，使12 v的直流电源可以为继电器jzc-36f的线圈供电，km闭合，使交流220 v可为电器设备正常供电。当传感器检测到信息使p1．1为低电平时，延时1 min后，再次检测p1．1，若连续5 min p1．1为低电平，使p1．0输出低电平至u4的3脚，使u4的1脚输出低电平至vt1的基极，vt1截止，vt2截止，继电器jzc-36f线圈断电，km断开，切断交流220 v供电。
vd3，vd4为实现线或而接的隔离二极管，vd2为保护二极管，vd1是为了抬高vt1的发射极电位，vt2必须采用功率较大的三极管，如je9051硅中功率晶体管。为了使继电器可靠地动作，电路中设计了+5 v和+12 v两种电源，元器件的型号或参数见表1。
2 传感器信号处理电路
传感器信号处理电路如图2所示。人体红外传感器用于检测人体发出的特定波长的红外线，进行非接触式距离较远的检测，其工作电压为3～15 v；当人体进入传感器感测区域时，传感器接收到频率为0．1～8 hz的人体红外信号，2脚即输出微弱的交流信号。
传感器2脚的输出信号经两级放大后，从u6的1脚输出，信号幅度为0．5～5 v，直流分量为3 v。u7，d5，d6，r14,r15,r16，r17，组成双门电压比较器，若u6的1脚无信号输出，则u7的2脚为3．3 v，u7的3脚为2．7 v，u7的1脚输出低电平；当u6的1脚输出大于4 v或小于2 v时，u7的1脚输出高电平至cpu。
3 软件设计
程序流程图如图3所示。需要开启电器设备时，按下s2两秒左右，启动单片机，使p1．0为高电平，km闭合为电器设备持续供电；使p1．1为高电平，设p1．1为输入状态。5 min后开始检测p1．1，若p1．1为高电平，使p1．0为高电平，r0赋值05h，返回再次检测p1．1；若p1．1为低电平，延时1 min，若r0减1不为0，返回再次检测p1．1，若r0减1为0，使p1．0变为低电平，切断电器设备的供电。
参考源程序如下：
4 应用实例
下面举例说明本设计方案的应用。在家庭中，根据客厅结构，找一个合适的位置，把图1所示实际电路安装在一封闭盒中，要既方便操作，又美观。图1中s1可用用户电源总开关代替，装4～6个人体红外传感器，从不同方位检测客厅中有无人在，客厅中除照明以外的所有用电设备的电源都从图1中交流220 v输出端输出。这样，客厅中的用电设备启动后，若连续5 min客厅中无人，则客厅区的电源自动切断，既节约了电能，又延长了电器设备的使用时间，可有效地防止电火灾的发生。
5 结 语
本文的创新点是设计了一种成本低，既可有效节约电能，延长电器设备的使用寿命，又可防止电火灾的节能与断电保护电路。它既可家用，又可用于办公场地、学生宿舍等，安装调试方便。通过大量的实践使用证明，只要传感器安装的位置合适，该设计能可靠地工作，达到节能与断电保护的目的，但不同的控制目的使用的传感器有所不同，传感器输出的信号较弱，必须经过两级放大和双门电压比较器，送到p1．1的应该是较强的脉冲信号。
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1 硬件结构设计
硬件电路如图1所示。s1为手动电源开关；s2按下闭合，放手断开；按下s2，单片机启动运行，经过2 s左右，km闭合，交流220 v可为电器设备持续供电，供电5 min后，单片机根据传感器检测到的信息控制电源的供电；当某一路传感器检测到信息使p1．1为高电平时，p1．0输出5 v高电平至u4的3脚，而u4的2脚只有1．5 v，这样u4的1脚输出高电平使vt1导通，vt2导通，使12 v的直流电源可以为继电器jzc-36f的线圈供电，km闭合，使交流220 v可为电器设备正常供电。当传感器检测到信息使p1．1为低电平时，延时1 min后，再次检测p1．1，若连续5 min p1．1为低电平，使p1．0输出低电平至u4的3脚，使u4的1脚输出低电平至vt1的基极，vt1截止，vt2截止，继电器jzc-36f线圈断电，km断开，切断交流220 v供电。
vd3，vd4为实现线或而接的隔离二极管，vd2为保护二极管，vd1是为了抬高vt1的发射极电位，vt2必须采用功率较大的三极管，如je9051硅中功率晶体管。为了使继电器可靠地动作，电路中设计了+5 v和+12 v两种电源，元器件的型号或参数见表1。
2 传感器信号处理电路
传感器信号处理电路如图2所示。人体红外传感器用于检测人体发出的特定波长的红外线，进行非接触式距离较远的检测，其工作电压为3～15 v；当人体进入传感器感测区域时，传感器接收到频率为0．1～8 hz的人体红外信号，2脚即输出微弱的交流信号。
传感器2脚的输出信号经两级放大后，从u6的1脚输出，信号幅度为0．5～5 v，直流分量为3 v。u7，d5，d6，r14,r15,r16，r17，组成双门电压比较器，若u6的1脚无信号输出，则u7的2脚为3．3 v，u7的3脚为2．7 v，u7的1脚输出低电平；当u6的1脚输出大于4 v或小于2 v时，u7的1脚输出高电平至cpu。
3 软件设计
程序流程图如图3所示。需要开启电器设备时，按下s2两秒左右，启动单片机，使p1．0为高电平，km闭合为电器设备持续供电；使p1．1为高电平，设p1．1为输入状态。5 min后开始检测p1．1，若p1．1为高电平，使p1．0为高电平，r0赋值05h，返回再次检测p1．1；若p1．1为低电平，延时1 min，若r0减1不为0，返回再次检测p1．1，若r0减1为0，使p1．0变为低电平，切断电器设备的供电。
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