多功能無線遙控插座開發(fā)【文獻(xiàn)綜述】

1、文獻(xiàn)綜述電子信息工程多功能無線遙控插座開發(fā)摘要：多功能插座已應(yīng)用于智能住宅的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中，用戶在遠(yuǎn)離住宅的情況下，可以通過固定 電話或手機(jī)操縱住宅中的智能電話終端發(fā)送無線電指令控制插座，從而實現(xiàn)對家用電器設(shè)備的遠(yuǎn) 程控制。還可以通過泄時器設(shè)置插座在什么時間段開始工作，然后在什么時間段定時工作。關(guān)鍵字：智能；定時：無線：插座1引言市場年需求量也將在10億元以上。目前世界上的插頭、插座產(chǎn)品都采用的是傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，新的 電氣設(shè)訃標(biāo)準(zhǔn)中已參考發(fā)達(dá)國家的要求，對建筑物內(nèi)的插座數(shù)量提出了明確的較高要求。而磁性吸 式插頭、插座正是適應(yīng)這種趨勢應(yīng)運(yùn)而生的，該技術(shù)是傳統(tǒng)插座插頭的換代產(chǎn)品。嵐性吸式插頭、 插座主

2、要用于民用和電器工業(yè)元器件組裝。預(yù)計小批量生產(chǎn)階段年產(chǎn)量達(dá)到100萬套，產(chǎn)值可達(dá)50 方元。此項目在國內(nèi)外有廣泛市場，進(jìn)入批量生產(chǎn)后，市場占有率會進(jìn)一步增大，經(jīng)濟(jì)效益會更好。同時，建筑物內(nèi)的配電需求也將大大的增加。新的電氣設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中已參考發(fā)達(dá)國家的要求，對 建筑物內(nèi)的插座數(shù)量提出了明確的較高要求。按照這一要求，每2至3平方米的建筑物將有一只開 關(guān)插座，僅住宅的插頭插座類電器附件年需求就將達(dá)到15億元以上。如果算上大樓、場館、廠房等, 再加上二次裝修市場，建筑電器附件年需求量保守估訃在40億元以上.列外，轉(zhuǎn)換器、地面插座、 工業(yè)用插頭插座、家電用不可拆線插頭等電器附件加在一起，市場年需求量也將在

3、10億元以上。這 是一個巨大的市場也是一個誘人的蛋糕。根據(jù)我們不完全統(tǒng)ih 80%的教學(xué)樓存在著在白天光照良好的情況下，教室燈具開啟和在午休 時間長明燈的現(xiàn)象。一個教室的長明燈，看起來耗能不大，但從整個學(xué)校來看的話，卻是一個不小 的數(shù)字。以某大學(xué)為例：整個大學(xué)教學(xué)樓照明燈具負(fù)荷共計約為480KW （不il線路損耗），毎天如 果按長明燈2小時汁算（這是保守的估計），1天就浪費(fèi)電能960千瓦時，以濟(jì)南地區(qū)電費(fèi)052元/ 千瓦時il算，折合電費(fèi)499.2元0再以學(xué)生一年在校9個月il算，一年將浪費(fèi)電能2592萬度，折合 電費(fèi)134/784.00元。如果加上線路損耗和燈具長時間便用造成的損壞，費(fèi)用還要

4、高許多。這種粗放 管理帶來的電能浪費(fèi)和髙校后勤管理費(fèi)用的增加就顯而易見了。以上是對一所大學(xué)情況的簡單分析, 而目前全國各地髙校共有1684所（來源于中國高校網(wǎng)人依此類推，高校毎年的電能浪費(fèi)約為43649,28 萬千瓦時，折合電費(fèi)浪費(fèi)髙達(dá)22697.63萬元。傳統(tǒng)的插座產(chǎn)品設(shè)計過于簡單，如只能實現(xiàn)普通的配送電功能等等，雖然部分產(chǎn)品做了一些改 進(jìn)，也只是局限在手工操作通斷電的范圍內(nèi)，給使用帶來了不便。隨著插座產(chǎn)品的市場需求量進(jìn)步擴(kuò)大，現(xiàn)有的插座已經(jīng)不能適應(yīng)齊方而的需要，功能新穎的插座有著強(qiáng)大的市場需求2智能部分智能控制室一門新興的理論和技術(shù)，智能控制尚處于發(fā)展初期，關(guān)于什么是智能控制系統(tǒng)目前 還沒

5、有非常明確一致的但可以這樣說.智能控制系統(tǒng)是實現(xiàn)某種控制任務(wù)的一種智能系統(tǒng)。所謂智能系統(tǒng)是指具備一;智能行為的系統(tǒng)，具體地說.若對于一個問題的激勵輸入系統(tǒng)具備一 定的智能行為，能夠產(chǎn)生臺適的求解問題的響應(yīng)。這樣的系統(tǒng)便稱為智能系統(tǒng)。對于智能控制系統(tǒng)激 勵輸入是任務(wù)要求和反饋的傳感信息等，產(chǎn)生的響應(yīng)則是合適的決策和控制作用。從系統(tǒng)的角度看, 智能行為是一種從輸入到輸岀的映射關(guān)系。這種映射關(guān)系并不能用常規(guī)數(shù)學(xué)的方法來精確地加以描 述，因此它可看成是一種不依賴于模型的自適應(yīng)估。例如一個鋼琴家蟬奏一支優(yōu)美的樂曲.這是 一種很高級的智能行為其輸入是樂譜，輸出是手指的動作和力度。顯然輸入和輸出之問存在某種

6、 映射關(guān)系，這種映対關(guān)系可定性地加說明.但卻難用數(shù)學(xué)的方法來精確地加描述，也不可能由別的 人來精確地加復(fù)現(xiàn)。智能控制系統(tǒng)典型的原理結(jié)構(gòu)如圖1所示。K中，“廣義對象包括通常意義下的控制對彖和外 部環(huán)境。如智能機(jī)器人系統(tǒng)中機(jī)器人手臂、被操作物體及所處環(huán)境統(tǒng)稱為廣義對彖?！皞鞲衅?包括關(guān)節(jié)位置傳感器、力傳感器，還可能包括觸覺傳感器、滑覺傳感器或視覺傳感器等?！案兄?息處理將傳感器得到的原始信息加以處理，例如視覺信息要經(jīng)過復(fù)雜的處理才能獲得有用信息?！罢J(rèn)知主要用來接收和貯存倍息知識、經(jīng)驗和數(shù)據(jù)，并對它們進(jìn)行分析、推理，做出行動的決策, 送至規(guī)劃和控制部分?！巴ㄓ嵔涌诔⑷藱C(jī)之間的聯(lián)系外.還建立系統(tǒng)

7、中各模塊之間的聯(lián)系“規(guī) 劃和控制”是整個系統(tǒng)的核心，它根據(jù)給定的任務(wù)要求、反饋的信息及經(jīng)驗知識，進(jìn)行自動搜索、 推理決策、動作規(guī)劃，最終產(chǎn)生具體的控制作用，經(jīng)“執(zhí)行器”作用于控制對象。3無線遙控部分圖2無線遙控開關(guān)原理無線遙控開關(guān)由發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)2大部分組成，系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。開關(guān)系統(tǒng) 的工作原理是首先通過按鍵電路輸入所需控制電路的位號，同時啟動編碼電路產(chǎn)生帶有地址編碼借 息和開關(guān)狀態(tài)信息的編碼脈沖信號，再通過無線電發(fā)射電路將該借號發(fā)対出去。而無線電接收電路 將接收到的編碼脈沖信號通過解碼電路進(jìn)行編碼地址確認(rèn)，確認(rèn)是否為本遙控開關(guān)系統(tǒng)地址0如果 是，則解碼電路產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號控

8、制繼電器電路，開關(guān)電路動作；如果不是，則解碼電路不解 碼，繼電器電路不響應(yīng)，開關(guān)電路無任何動作04單片機(jī)部分隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機(jī)本身的設(shè)計中不斷采用了一些新的抗干擾技術(shù)，使單片機(jī) 的可靠性在不斷提髙。除選擇抗干擾能力強(qiáng)的單片機(jī)外，單片機(jī)系統(tǒng)中其它輔助元器件的可靠性也 致關(guān)重要、一些抑制干擾的元器件的使用有助于提高系統(tǒng)的可靠性。此外，單片機(jī)系統(tǒng)的電路設(shè)計、 印刷線路板的設(shè)計、布線與制造工藝，系統(tǒng)安裝時有無良好的接地等，都宜接影響應(yīng)用系統(tǒng)的可靠 性單片機(jī)自身的抗干擾措施為提離單片機(jī)本身的可靠性。近年來單片機(jī)的制造商在單片機(jī)設(shè)計上采取了一系列措施以期提 高可靠性。這些技術(shù)主要體現(xiàn)在以下幾

9、方面。1降低外時鐘頻率外時鐘是高頻的噪聲源，除能引起對本應(yīng)用系統(tǒng)的干擾之外還可能產(chǎn)生對外界的丁擾，使電 磁兼容檢測不能達(dá)標(biāo)。在對系統(tǒng)可靠性要求很高的應(yīng)用系統(tǒng)中，選用頻率低的單片機(jī)是降低系統(tǒng)噪 聲的原則之一。以8051單片機(jī)為例，對最短拒令周期luS的外時鐘是12MHz。而同樣速度的Motorola單片機(jī)系統(tǒng)時鐘只需4HHz.更適合用于工控系統(tǒng)。近年來，一些生產(chǎn)8051兼容單片機(jī)的 廠商也采用了一些新技術(shù)，在不牲運(yùn)算速度的前提下將對外時鐘的需求降至原來的1/3。而Motorola單片機(jī)在新推出的68HC08系列以及英16位/32位單片機(jī)中普遍采用了內(nèi)部鎖相環(huán)技術(shù), 將外部時鐘頻率降至32KHZ,

10、而內(nèi)部總線速度卻提髙到8MHz乃至更高。2低噪聲系列單片機(jī)傳統(tǒng)的集成電路設(shè)il中，在電源、地的引出上通常將英安排在對稱的兩邊。如左下角是地，右 下角是電源。這使得電源噪聲穿過搭個硅片。改進(jìn)的技術(shù)將電源、地安排在兩個相鄰的引腳上，這 樣一方面降低了穿過整個硅片的電流一方而使外部去耦電容在PCB設(shè)計上更容易安排，以降低系 統(tǒng)噪聲。另一個在集成電路設(shè)訃上降低噪聲的例子是驅(qū)動電路的設(shè)訃。一些單片機(jī)提供若干個大電 流的輸出引腳，從幾十亳安到數(shù)百毫安0這些大功率的驅(qū)動電路集成到單片機(jī)內(nèi)部無疑增加了噪聲 源。而跳變沿的軟化技術(shù)可消除這方而的影響，辦法是將一個大功率管做成若干個小管子的并聯(lián), 再為每個管子輸出

11、端串上不同等效阻值的電阻。以降低“詢何。3時鐘監(jiān)測電路.看門狗技術(shù)與低電壓復(fù)位監(jiān)測系統(tǒng)時鐘，當(dāng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)時鐘停振時產(chǎn)生系統(tǒng)復(fù)位信號以恢復(fù)系統(tǒng)時鐘，是單片機(jī)提奇系統(tǒng) 可靠性的措施之一。而時鐘監(jiān)控有效與省電指令STOP是一對矛盾。只能使用幷中之一I兒4 EFT 技術(shù)(Electrical Fast Transient)新近推出的Motorola M68HC08系列單片機(jī)采用EFT技術(shù)進(jìn)一步提高了單片機(jī)的抗干擾能力。當(dāng)振蕩電路的正弦波信號受到外界丁擾時，其波形上會疊加一些毛刺。以施未特電路對貝整形時, 這種毛刺會成為觸發(fā)信號干擾正常的時鐘信號。交替使用施未特電路和RC濾波可以使這類毛刺不 起作用，這就

12、是EFT技術(shù)。隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，電路內(nèi)部的抗丁擾技術(shù)也在 不斷發(fā)展之中。5軟件方面的措施單片機(jī)本身在單片機(jī)指令設(shè)il 上也有一些抗干擾的考慮。非法指令復(fù)位或非法指令中斷是當(dāng)運(yùn) 行程序時遇到非法指令或非法尋址空間能產(chǎn)生復(fù)位或中斷。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)程序是事先寫好的，不 可能有非法指令或?qū)ぶ?。一?是系統(tǒng)受到干擾，CPU讀指令時差錯了。5定時器部分在通信領(lǐng)域的軟件設(shè)計中，泄時器的有效笛理尤為重要.特別是大型程控交換應(yīng)用中的呼叫管 理，系統(tǒng)甚至可能需設(shè)置成千上萬的企時器，如何在實現(xiàn)中對這些“海時器進(jìn)行合理的組織 與管理往往成為提高整個應(yīng)用系統(tǒng)實時性能的瓶頸I仏在應(yīng)用中，定時器可分為三類

13、：絕對定時器，英世時時長（又稱觸發(fā)時間）表示為具體的年月日時 分秒等：相對;時器，其世時時長表示為相對當(dāng)前運(yùn)行時刻的時鐘滴答數(shù)cks）：循環(huán)定時器，以給定的時長間隔循環(huán)訃時.由于絕對企時器可變換成相對泄時器，而循環(huán)泄時器相當(dāng)于若干個相對泄 時器，故對世時器的皆理研究可僅限于柑對定時器定時器通過泄時器控制塊（TCB-Timer ControllingBlock）來標(biāo)識和管理，TCB根據(jù)軟件實現(xiàn)的具體需要可包括定時時長，指向同隊列前、后一定時器 的指針，申請定時器的進(jìn)程標(biāo)識等信息.對定時器的組織和管理最簡單的方式是采取先進(jìn)先出（FIFO） 方式的鏈表單隊列，這種組織管理方式的會有以下兩個問題I叭（

14、1）定時器隊列太長，找到所有到點 定時器的時間開銷難以接受：（2）當(dāng)時鐘中斷發(fā)生時得對所有的世時器的時長域進(jìn)行減法操作，該部 分時間性開銷也很大-本文針對這些問題給出了三種解決模型：簡單時長有序單隊列模型、世時器 多隊列分拆模型和循環(huán)多隊列模型，特別是后兩種模型，通過在交換機(jī)的實際應(yīng)用中的證明，確實 能大大提高整個系統(tǒng)的性能.總結(jié):以上是主要的四個功能模塊，單片機(jī)部分是這種插座的重要硬件部分，是通過該部分來起到控 制作用，所以說單片機(jī)的抗干擾時很重要的，以至于可以來無線遙控，定時器是跟智能部分一起工 作，可以是插座過時開機(jī)或者關(guān)機(jī)。如果這次成功的話，我今后設(shè)想有:（1）本設(shè)訃方案采用紅外遙控原

15、理，由于紅外線本身的物理性質(zhì)，不具備穿透性當(dāng)需要越過障 礙物進(jìn)行控制時，可采用無線（或微波）遙控。（2）根據(jù)本設(shè)計方案的特點，用戶碼電路設(shè)訃在NB9149芯片的外用，在需遙控的設(shè)備不多時, 不存在信號重疊的問題：當(dāng)需遙控的設(shè)備過多時，可采用基于單片機(jī)原理的碼分電路原理，如8位 碼分即可形成256個用戶狀態(tài)，可從根本上解決這一問題。參考文獻(xiàn)孫增析，張再興智能控制的理論與技術(shù)J控制與決策J996.李劍心多路無線遙控接收系統(tǒng)J科技信息，20087:234-236.張曉杰，姜同敏，王棟紅外遙控節(jié)能開關(guān)插座的設(shè)訃圧型JL現(xiàn)代電子技術(shù),2010. 322(11):188-192.47趙文博，劉文濤單片機(jī)語言C51程序設(shè)計ML人民郵電出版社,2005年.邵貝貝.單片機(jī)系統(tǒng)可靠性技術(shù)及發(fā)展J中國科技論文在線.高鵬等電路設(shè)計與制版Protel 99入門與提離H人民郵電出版IE, 2001年6月.黃界基于AVR的智能節(jié)能插座設(shè)計J.現(xiàn)代電子技術(shù)，2010, 322（12）:188-190.何先波，殷鋒，而向通信領(lǐng)域的定時器隊列管理模型.J西南名族大學(xué)學(xué)報.自然科學(xué)版,2005.謝自美電子線路設(shè)il實驗測試（第二版）Mh華中科技大學(xué)出版社,2003年10月.10 Shanbhag. Algorithms Transformation Techniques for Low-Power Wire