本項目基于stm32f103c8t6芯片通過集成眾多模塊和元器件，通過ESP01-S和阿里云平臺實現(xiàn)智能插座的項目開展。資料獲取到咸🐟：xy591215295250 \\\或者聯(lián)系wechat 號：comprehensivable

隨著電子科學與技術的快速發(fā)展，軟硬件成本持續(xù)降低，智能家居逐漸進入公眾視野，智能插座作為智能家居的一部分而備受關注。本項目主要目的為了減少由于家用電器使用不當引發(fā)火災以及電器待機狀態(tài)帶來的能源浪費，促進智能家居的普及和推廣節(jié)能減排的政策。

本文基于stm32構建了智能插座系統(tǒng)，該系統(tǒng)可測量用電器件的電壓、電流和功率等參數(shù)，一旦電器功率超載，系統(tǒng)將自動斷電并發(fā)出警報。系統(tǒng)的硬件部分整合了核心板、電源轉(zhuǎn)換模塊、電壓電流互感器和繼電器等組件，使用電壓電流互感器獲取電信號，通過ADC進行采樣和數(shù)據(jù)傳輸，單片機處理數(shù)據(jù)后顯示用電器件的參數(shù)信息，利用WIFI模塊與手機實現(xiàn)遠程信息傳輸，實現(xiàn)系統(tǒng)的監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析。該系統(tǒng)最終實現(xiàn)了智能插座的預想功能，通過手機APP監(jiān)測插座的開關狀態(tài)和顯示電器設備的能耗情況，包括電壓、電流和功率參數(shù)，并實時在OLED屏幕上顯示。同時，當電器設備的功率超過設定閾值時，智能插座將自動切斷電源并發(fā)出警報提示。經(jīng)過測試，系統(tǒng)取得了預期的結果，智能插座的研究對于節(jié)能和家用電器安全使用具有重要意義，通過遠程監(jiān)控電器設備的能耗情況，有助于確保電器的安全使用。此外，在電器設備閑置時遠程切斷電源可實現(xiàn)節(jié)能效果，為節(jié)約能源做出貢獻。

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以上為本項目的摘要，其項目背景、項目主要內(nèi)容和項目功能在摘要中已簡要表達；

以下內(nèi)容主要為詳細的介紹本次項目中所使用到的硬件，包括整體硬件分布以及各個模塊選型依據(jù)和主電路，主要包括核心控制模塊、電源轉(zhuǎn)換模塊、電壓電流信號采集電路、遠程通信模塊、顯示屏模塊和繼電器模塊。

本項目需要完成所預期的功能包括對用電器件的電壓電流以及功率進行測量并且顯示，超過閾值進行自動斷電以及報警提示，使用手機上位機軟件進行遠程監(jiān)控[26,27]，對用電器件進行通斷狀態(tài)控制和用電數(shù)據(jù)統(tǒng)計，不同色彩led顯示不同工作狀況，采用電路板進行集成，整體集成電路板分布如下圖3.1所示。

?圖3.1 整體硬件布局

通過采用PCB繪制軟件來繪制電路板布局，提前分配好其MCU的管腳功能控制，盡量將整體緊湊排列，其中，由于一塊電路板上涉及強電和弱電，需要進行電氣隔離。

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本設計中，主程序控制系統(tǒng)執(zhí)行，首先對系統(tǒng)參數(shù)進行初始化，其中包括IO口、串口、定時器、ADC、按鍵等參數(shù)，系統(tǒng)使用OLED進行開機過渡，后續(xù)進行自檢，包括對按鍵，繼電器和LED等硬件檢查是否正常，接入用電器件后，通過電壓電流互感器采集電信號，通過ADC采集并且進行計算獲得功率等數(shù)據(jù)，通過設定功率閾值，程序判斷是否超過閾值，當超過閾值后進行斷電并且報警提示，若是沒有超過閾值便將相關數(shù)據(jù)顯示于OLED上，其中使用WIFI模塊進行遠程監(jiān)控[28]，通過指令控制繼電器通斷來控制插座的通斷，通過數(shù)據(jù)傳輸至手機上位機，對于用電器件的使用電量數(shù)據(jù)情況進行統(tǒng)計監(jiān)控，其整體流程圖見下圖4.1所示。

圖4.1 主程序流程圖?

采用遠程通信目的主要為監(jiān)控用電器件的用電信息以及控制插座的通斷，當MCU通過傳感器獲得電信號后，通過ESP01-S模塊連接WIFI以及通過TCPMQTT協(xié)議將數(shù)據(jù)進行上傳到阿里云服務器，當要進行下發(fā)命令，則通過熱點和蜂窩數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿覀兪謾C上的APP，其數(shù)據(jù)交互框圖見圖4.8所示。

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圖4.8 數(shù)據(jù)交互框圖

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通過測試多個用電器件，并且將其用電信息進行統(tǒng)計，通過分析可以得到其測試用電功率和測評標注功率相差不大，其測試功率目的能夠達到，其統(tǒng)計信息見表5.1所示。

表5.1 用電器件信息統(tǒng)計

用電器件	電壓信息	測試電流信息	測試功率	理論功率	功率誤差
吹風機	220V	4.288A	951.4W	1000W	4.9%
充電器	220V	0.303A	66.1W	67W	1.34%
臺燈	220V	0.016A	3.6W	4W	10%
電烙鐵	220V	1.29A	284.6W	286W	0.49%
熱風槍	220V	3.15A	692.3W	700W	1.1%

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通過接入用電器件測試其功率，本項目中采用吹風機，充電器等常用設備進行測試，在測試過程中對所設定的功能進行測試，包括使用物理按鍵控制電路的通斷，復位按鍵進行重啟電路，遠程APP對電路監(jiān)控以及通斷，超過設定閾值后自動斷電以及報警提示，人為干涉后，恢復正常狀態(tài)，其測試功率過程見圖5.12所示

圖5.12 用電器件測試過程?

本課題采用AD軟件進行電路的設計，其電路原理圖見附圖3所示。

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ADC采樣過程中調(diào)用AD轉(zhuǎn)換函數(shù)，獲得電壓電流數(shù)據(jù)，為了保證測量用電器件功率的準確性，使用電阻以及示波器進行校準，獲得電壓電流后通過P=UI獲得用電器件的功率，其部分代碼如下。

adcx=Get_Adc_Average(ADC_Channel_1,10);

???????????? temp=(float)adcx*(3.3/4096);

???????????? ACvolt=(unsigned int)(temp*332.2);

???????????? if(ACvolt<15) ?ACvolt=0;

???????????? adcx=Get_Adc_Average(ADC_Channel_2,10);?

???????????? temp=(float)adcx*(3.3/4096);

???????????? if(temp>0.02)

???????????? {

??????????????????? ACcurrent=(unsigned int)((temp-0.02)*2960);

???????????? }

???????????? else

???????????? {

??????????????????? ACcurrent=0;

???????????? }