摘 要

随着社会信息化的发展，人们对电器的需求量也日益增加，同时因用电量的增加导致的安全事故也在增长。在日常生活中，为了满足越来越多的家庭对用电安全和用电控制的要求，防止用电安全事故及因用电失误导致的其他事故，本文设计了一种家用电源监控系统来满足家庭电源用电安全的需求。

本文确定了家庭电源监控系统的总体设计方案，包括系统硬件和软件的设计内容，并且用Keil软件进行了C51语言编程，结合proteus做出仿真。

该电源监控系统的硬件部分由电压电流采集电路、AD转换电路、温度采集电路、单片机系统、显示电路和串口通讯所构成的整个电源监控系统。电压电流采集电路是通过ad转换电路主要是由元器件TLC549完成的模拟量转换为数字量输入单片机系统，温度采集电路是由元器件DS18B20完成的温度采集，然后通过单片机AT89C52和显示电路液晶显示板显示所探测的电压电流和温度，并把监测信号通过单片机的串口通讯传输到个人终端，完成整个电源监测系统。该电源监控系统的软件部分由AD转换子程序、温度采集子程序、数值处理子程序、显示子程序、和串口数据输出程序五个部分构成软件部分的主程序，完成单片机对各个芯片的控制。

关键词：电源监控；AD转换；温度采集电路；单片机；串口通讯

Abstract

With the development of information society, people's demand for electric appliances is also increasing. At the same time, by the electricity consumption increase lead to accidents also in growth. In daily life, in order to satisfy the requirements for electrical safety and electricity control more and more families to prevent electrical safety accidents and due to the power failure caused other accidents. In this paper, the design of the a domestic power supply monitoring system to meet the family power electrical safety requirements.

This paper determines the overall design of the home power monitoring system, including the system hardware and software design content, and Keil software with the C51 language programming, combined with Proteus to make the simulation.

The hardware of the monitoring and control system for power supply by the voltage and current sampling circuit, AD conversion circuit, temperature acquisition circuit, SCM system, showing circuit and the serial communication of the power monitoring system. Current and voltage acquisition circuit is through the AD conversion circuit is mainly completed by the component TLC549 analog conversion to digital quantity input into the single chip computer system, temperature acquisition circuit is completed by device DS18B20 temperature acquisition, followed by AT89C52 single chip microcomputer and display circuit of liquid crystal display panel display the detected voltage, current, and temperature, and the monitoring signal through the microcontroller serial communication to transmit personal end End, the completion of the whole power supply monitoring system. The power monitoring system software consists of AD conversion subroutine, temperature acquisition subprogram, numerical processing subroutine display subroutine, and serial data output process of five parts constitute software part of the main program, the complete single-chip control of the chip.

Key words: power supply monitoring；AD conversion；temperature acquisition circuit；microcontroller serial communication

目 录

第1章 绪论 1

1.1 目的与意义 1

1.2 国内外的研究现状分析 1

1.3 本论文完成的主要工作 2

第2章 家用电源监控的设计方案 3

2.1本设计的基本要求 3

2.2本设计的设计思路 3

第3章 家用电源监控系统的硬件设计 5

3.1 电压电流采样电路 5

3.1.1 电压电流采样电路的工作原理 5

3.1.2 TLC549的介绍 5

3.1.3 TLC549的电路图 6

3.2 温度采样电路 7

3.2.1 温度采样电路的工作原理 7

3.2.2 DS18B20的介绍 7

3.2.3 温度采集电路的电路图 9

3.3 主控电路 9

3.3.1 单片机介绍 9

3.3.2 本系统的单片机系统 12

3.4 显示电路 13

3.4.1 1602液晶显示的介绍 13

3.4.2 1602液晶模块的电路图 14

3.5 通信模块 15

第4章 家用电源监控系统的软件设计 17

4.1软件设计的总体设计原理 17

4.2 TLC549驱动程序 18

4.3 温度采集程序 19

4.4 滤波处理程序 19

4.5 显示程序 21

4.6 串口发送数据 22

第5章 家用电源监控系统的仿真 24

第6章 总结 27

参考文献 28

附录 29

致谢 46

第1章 绪论

1.1 目的与意义

随着经济的不断发展提高，越来越多的普通家庭使用电器设备的数量也在不断增加，从七十年代时普通家庭里只有一个电视机的使用到现在空调、冰箱、电视、电脑、烤箱、电吹风等等各种家用电器应有尽有，而随着这些用电设备的增长和大功率电器的普遍使用，家庭用电功率越来越大，导致家庭电源接口的负荷加重，就有可能出现各种安全隐患，比如电流过大，导致小则烧坏电器设备，大则引发火灾。所以现代家居智能集中控制已经成为一种必要的趋势，用户需要对家里的用电环境和用电安全集中控制，防止电流过大或电压不稳定导致的各种安全问题。

为了满足现代家庭对于家居用电安全的高要求的需求，本文设计了一种简单的家用电源监控系统，该系统可满足一般用户对于监控用电安全方面的需求。本系统可以检测家庭电源的用电情况，包括电源的电压、电流和温度，实现对家用电源的实时监控，达到用户随时可以查看家庭用电安全的要求，大大减少了用户对于家庭用电安全的忧虑。用户也可以通过监控到的数据，对使用家用电器的数量进行调控，比如在使用多个大功率电器时观察到电路电流相对较大，可以适当减少某些大功率电器的使用，将家庭用电安全可控部分把握到用户自己手中，了解基本的用电情况。同时，在本设计还可以将采集信号由单片机通过RS232发送给计算机，结合其他软件技术，将数据进行保存并分析，可以实现智能家居管理终端联网，真正达到家居用电智能化。