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摘要：為解決在物聯網技術高速發展背景下對智能插座的需求以及其所存在的安全隱患，文中設計了一款具有功耗低、抗干擾能力強等功能的智能插座系統。該系統通過自主設計的光控模塊與用戶數據終端進行高效通信，完成對電量的實時監測與數據的及時反饋，有效解決了安全問題，實現了對插座的智能控制。通過對系統的功能進行測試和驗證發現，該系統可以有效避免因誤操作而發生直接觸電的情況，并且實現了對插座的遠程控制等功能，達到了預期效果。
關鍵詞：智能插座；光控；遠程控制；電量監測；實時性；安全性
0引言
隨著我國社會經濟的持續發展，各種電器已進入人們的日常生活，因此電源插座用量隨之增長，但目前市場上的插座產品質量不一、功能不全，無法滿足人們節能控制的需求，比如，電動車電池在充電過程中，為了保護電池避免過充，可以根據需要設計充電時間，待電池充滿后自動斷電；家中WiFi可以在晚間人們休息時自動斷電，早晨自動開啟等。根據以上要求，本文設計了一種基于stm32的智能插座[1-2]，該插座既可根據用戶的用電習慣設定斷電時間和開啟時間，也可以根據充電需要設定充電時長，同時還可以對用電量進行檢測，或根據外界條件實現對插座通斷電的控制等。系統平臺框圖如1所示。
1智能插座硬件模塊設計
該插座系統將STM32作為控制核心，具體包括AC輸出控制模塊、無線通信模塊、電源變換模塊、微控制器單元模塊和定時開關等。
1.1AC輸出光源控制模塊。為確保使用安全，插座內部的每一組簧片上都有獨立的發光體、光感應元件以及控制AC輸出的繼電器模塊[3-4]，根據插孔是否同時有插頭插入來判斷是否接通電源。發光體模塊采用不設置聚光鏡的LED發光二極管，光感應元件采用光敏二極管。光感應元件的信號輸出端與微控制器模塊的信號輸入端連接，微控制器的輸出端通過以三極管作為開關的驅動電路與繼電器模塊[5]連接；根據插座需要，可設置多個繼電器模塊，且每一個繼電器的常開觸頭分別與插座電纜、對應組的簧片連接。光控AC輸出控制電路框圖如圖2所示。
1.2無線通信模塊。無線通信模塊采用具有功耗低、通信距離長和抗干擾能力強等特點的LoRa模塊[6]實現插座的無線控制功能。利用微處理器控制該模塊的通信模塊，實現數據的收發傳輸控制功能，通過無線電與手機連接，用于設置該智能插座的通斷時間。LoRa模塊電路原理如圖3所示。
1.3電源變換及電量檢測模塊。電源模塊采用輸入的交變電AC220V，經變換后輸出DC5V和DC3.3V至隔離電源模塊，電源模塊原理如圖4所示。該模塊可輸出穩定電壓為發光體、接收模塊、微控制器及繼電器等供電；對插座輸出的電量進行檢測，實現節約用電的智能提醒及控制；將每天所使用的電量情況通過LoRa模塊[7-10]以短信方式發送給用戶。
2智能插座軟件模塊設計
2.1AC輸出光源控制模塊軟件設計。插座AC是否有輸出，需要根據外界條件的變化進行判定，程序流程如圖5所示。
2.2無線通信模塊軟件設計。無線通信模塊采用LoRa模塊進行數據的接收和發送。（1）當模塊接收到數據后，先將待接收的數據讀入模塊的接收緩沖區，根據接收的數據長度設計數據接收時間，確保數據接收的完整性。模塊接收數據的流程如圖6所示。（2）在模塊進入發送模式時，STM32需先將待發送數據寫入模塊的發送緩沖區，待數據完全寫入緩沖區后，開啟中斷發送數據。數據發送流程如圖7所示。
3結語
本文設計的智能插座系統利用無線模塊實現了對插座的智能控制，具備遠程關斷和開啟功能，同時，插座還可以進行用電量的檢測統計，并通過相應的無線模塊將數據信息發送給用戶，便于用戶掌握電器的功率消耗情況，達到節能效果。該插座設計合理、結構巧妙，具有操作方便、安全可靠的特點，滿足了人們對插座智能化的需求。
作者:張余明 郭振軍 單位:桂林航天工業學院