学生公寓用电智能管理系统设计开题报告

 2022-04-07 08:04

1. 研究目的与意义

1.1 学生公寓用电存在的安全隐患

校园电力安全一直以来都是学校关注的问题,一旦不幸发生用电安全事故,会严重威胁到学校的稳定与社会的发展。一直以来,学生公寓用电安全管理问题都是发生校园火灾的重要原因之一。现在高校的校园中,或多或少都有着隐蔽的的安全风险。因此,在提高用电安全意识的同时,及时发现电网中的隐患,消除电路中的故障,成为了现代校园用电迫切的需求。大学学生公寓,是大学生进行学习、生活以及娱乐的主要场所,伴随着人民平均生活水平的提升,现代化的手机、电脑、以及简易的生活家电也陆陆续续进入了大学生的宿舍。这些用电设备虽然给大学生的学习和生活带来了便利, 但也不可避免的带来了更多新的用电安全隐患。

这些年来,学生公寓用电安全事故时有发生, 校园内的学生公寓安全用电也因此受到了社会和政府部门的关注,学生公寓安全用电的必要性也更加的突出, 在提高学生公寓用电安全意识和增加防范措施的基础外,一套智能的的电路检测系统是必须的。因此,本篇论文希望能够设计一个基于51单片机的简易的学生公寓用电智能管理系统,该系统能够对学生公寓内使用的电流、电压、功率等参数进行采集、监测,当超过限定功率时立即停电并发出报警。并且可以随着季节变化适应用电限定功率的变化。以此来作为应对用电安全问题的基础方案。

1.2 单片机的发展历史和应用

单片机, 又称单片微控制器, 主要是指利用超大规模的集成电路技术, 将中央处理器等多种具备数据处理功能的集成电路集成在一个芯片上, 从而形成了微型的计算机系统。单片机的发展, 为我国的电子技术发展做出巨大的贡献, 随着时间的推移, 单片机技术的发展也越来越成熟, 而单片机也被应用于更加广泛的领域当中。

随着半导体集成工艺的不断发展, 单片机的集成度将更高、体积将更小、功能将更强。具体说来, 首先就是技术上的发展:通过科学技术水平的不断提高, 单片机的内部结构也得到了充分的优化, 在单片机内部增添了更多的部件, 以此来实现多元化的功能;其次是环保性能的发展:随着人们环保意识的增强, 单片机的发展也更加倾向于低功耗化, 利用技术手段, 在单片机的内部对其工作方式进行设置, 实现空闲时低功耗的功能;最后就是工艺技术上的发展:随着工艺技术水平的不断提高, 单片机的各方面性能也不断的被完善, 使单片机的发展更加成熟, 以适应现代发展速度。

随着单片机的不断发展,其在各种领域都有着深入的应用。比如智能仪表,计算机网络通信系统,家用电器,汽车电子,工业控制等。优秀的性能和成熟的工艺为单片机的应用带来了各种各样的可能性。自然,也可以应用于对于学生公寓用电系统的管理和检测。

2. 研究内容和预期目标

主要研究内容:

本课题的研究内容是如何使用单片机,通过使用编程工具keil,编写基于c51语言的单片机程序,设计一个可以实现对于学生公寓内的电流、功率等用电参数进行采集、监测,并且在当超过限定功率时立即停电并发出报警,且可以调节限定功率值的学生公寓用电管理系统。同时,系统可以自动调节不同季节的用电量。

硬件设计:显示模块设计、断电模块设计、报警模块设计、采集模块设计。

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3. 研究的方法与步骤

准备阶段:收集查阅学生公寓用电管理系统的相关设计资料和设计理念介绍,了解学生公寓内存在的用电安全隐患和危险发生的原因。参考过去的此类系统的设计方法和设计理念,结合自己所学的知识,最终确定设计的方案。

设计阶段:提出学生公寓用电管理系统的设计方案,使用stc89c52单片机,设计出单片机的最小系统,之后结合传感器采集电流,使用ad转换器对采集到的数据进行转换和处理,在lcd上显示采集到的参数。之后通过设计软件程序来达成功率的对比和智能报警功能的实现。并对应该实现的功能进行测试,记录下设计过程和运行结果。

改进阶段:利用之前阶段设计所记录下的数据,与指导老师探讨改进的可能。确立改进的方向,不断完善所设计的系统,增加新的功能或者改善旧有的功能,直到达成最终目标。

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4. 参考文献

[1] 吴险锋. 51单片机项目教程(c语言版),人民邮电出版社, 2016.

[2] 张毅刚,刘旺,邓立宝.单片机原理及接口技术,人民邮电出版社,2016.

[3] 沈红卫,任沙浦,朱敏杰等. stm32单片机应用于全案例实践,电子工业出版社, 2017.

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5. 计划与进度安排

(1)2021.2.25—2022.3.15 查阅资料,撰写开题报告;

(2)2021.3.16—2022.3.31 硬件功能分析,熟悉单片机系统指令及编程语言;

(3)2021.4.01—2022.5.12 设计电路原理图、编制应用程序;

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