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作者：济源职业技术学院 彭鹏 张薇薇 王东军
指导教师：李春光 王娜

　　作品简介　　

　　热水器、电饭煲等小家电正飞速占领我们的厨房、客厅和卧室，成为不可或缺的生活帮手，这些智能电器的预约功能基本表现在预约来电上，并未考虑节能等原因的预约断电。而生活中需要定时断电的状态比比皆是，例如电动车长时间充电，不仅人力和物力，还会造成无谓的电气寿命缩短，甚至损坏、火灾等事故。因此，既具有预约来电又具有预约断电功能的智能家用电器预约装置，具有巨大的市场需求。

　　功能与使用说明
　　本设计家用电器预约装置不仅具有预约来电功能，还具有预约断电功能，同时还考虑了预约过程中发生掉电的现象。该设计不受掉电影响，可以人为设置对掉电时间剔除或是不剔除。例如早8:00预约3小时15分来电(即上午11：15来电)，在剔除掉电时间的情况下，即使上午出现停电现象，只要在11:15前来电，该装置即可在11:15准时送电;如果是电动车充电，则可以选择剔除掉电时间，那么充电时间则可以保证在3小时15分;如果中途发生停电现象，那么预约断电的时间点也顺延。该设计采用IAP15F2K61S2单片机作为控制中心设计智能家电预约系统。

　　结构说明
　　基于IAP15F2K61S2单片机控制的家电预约系统结构，如图2所示。　　

　　平台选型说明

　　该作品选用的IAP15F2K61S2单片机具有超强抗干扰、超低功耗;在系统中可编程，无需编程器，也无需仿真器，可远程升级;可彻底省掉外部昂贵复位电路，内部集成高可靠复位电路，ISP编程时8级复位门槛电压可选，当然也可以继续用外部复位电路;同时，内部集成高精度R/C时钟，可省掉外部昂贵的晶体时钟。

　　设计说明

　　原理图　　

　　设计原理
　　本作品根据预先设定的参数对时钟信号进行处理，以决定是否应该接通和断开电路，从而完成相应的预约功能。
　　电路的控制核心为IAP15F2K61S2，该单片机是STC最新生产的具有单时钟/机器周期(1T)的单片机，具有高速、高可靠性、低功耗、超强抗干扰的优点，集成度高、价格便宜，符合民用产品的特点。该作品的外围设备包括按键、实时时钟芯片DS1302、固态继电器驱动等功能。其中12864液晶显示屏用来显示当前时间、预约状态及动作时间等内容。按键包括移位键和确认键，数量较少、结构简单，与液晶显示屏相配合，可以完成预约时间的设定、预约功能的取消、调表等多项参数的设置。DS1302及附属电路含有备用电池，即使在掉电的状态下仍能保证时钟的进行。固态继电器作为输出设备能够驱动220V/10A的负载，完全可以满足日常家用的需求。
　　本作品还可以作为一个电子表使用，每月的误差<5S。在预约功能取消的情况下可以当普通的多功能电源插座使用。

　　设计方案
　　控制方案：由IAP15F2K61S2单片机循环采集DS1302的时钟信号，对该信号进行分析，由液晶显示屏显示动态时间及预约内容，在预约完成时指挥固态继电器接通或断开电路。
　　计时方案：计时需要实时时钟，由芯片DS1302+备用电池完成，用来计年、月、日、时、分、秒、星期等参数
　　显示方案：显示采用12864液晶显示屏，串行通讯，节省I/O口线，可以,最多可以显示4行*8个汉字的内容，用来显示当前时间、预约状态及动作时间等内容。
　　参数输入方案：参数输入由按键完成，有移位键和确认键两个键。数量较少、结构简单，但功能强大。与液晶显示屏相配合，可以完成预约时间的设定、预约功能的取消、调表等多项参数的设置。
　　驱动方案：驱动采用利尔德产LRSSDR-DA型固态继电器，由5V I/O口直接驱动，负载电流可以达到10A，交由多功能插座来完成交流电量的输出。
　　利用IAP15F2K61S2内部的定时器/计数器进行定时，配合软件延时实现到计时。该方案节省硬件成本;显示控制分为静态显示和动态显示，静态显示由于占用较多的接口，所以在单片机设计中常采用串行扩展来完成。

　　作品特色

　　先进性　作品选用的IAP15F2K61S2单片机具有超强抗干扰、超低功耗，可彻底省掉外部晶体时钟，同时内部还集成有高精度R/C时钟，选用该单片机既经济又实用。
　　实用性　该设计既具有预约来电又具有预约断电功能的智能家用电器，该装置具有巨大的市场需求。
　　创新性　随着人们物质文化水平的提高，家用电器的操作也变得越来越智能化，已经成为生活中不可或缺的帮手，这些智能电器基本上表现在预约来电，并未考虑节能等原因的预约断电功能。本作品的创新之处在于该家用电器在预约来电装置的基础上，又设计了预约断电功能，同时还考虑了预约过程中发生掉电的现象。

系统演示视频：http://v.eepw.com.cn/video/play/id/2491