智能用电器识别装置的设计

AbstractSTYLEREF标题1目录结论本文提出了一种基于STM32芯片的智能家用电器的智能辨识装置，通过它可以实现对各种常见家用电器的归类和通过终端装置监控。一种家用电器识别系统，可划分成学习式和分析式两类。该模式能在各种情况下，探测并存储单一设备的运行特征，并能以解析监测的方式，对设备的类型及其运行状态进行实时展示。该系统采用了STM32单片机CS5463，实现了对电压、电流和功率因数的直接测量。然后，利用该系统中的电流和电流等信息，通过串口传送到STM32单片机，实现对一台单一仪器的检测和存储。与储存的电性能参数相对比，能够对比线路上的电性能参数变化，判断和反应所采用的装置种类和工作状态。主要完成了以下几个方面的工作：1.介绍了CS5463芯片，STM32F103C8T6芯片和LCD12864芯片的特性，功能和基本特性；2.详细介绍了该系统中各模块的工作原理，主要有：单片机控制模块，信息采集模块，显示模块，电源模块等；3.最后，该系统对每一个功能模块进行了详细的电路图，并对所用的电气设备进行了良好的学习和监测。随着我的毕业作品接近尾声，我的大学生活也已经接近尾声，一晃眼，大学生活已是一去不复返了。参考文献参考文献[1]郭皓池,智能电网中基于负荷分析的需求侧管理体系发展研究[D].华北电力大学,2014.[2]李宇,智能电网下电力需求侧管理研究[D].河北农业大学，2013.[3]陆晓稼,毛玉青，基于单片机的家用电器用电状态自动检测仪[J].中国科技信息，2014(23):171-173.[4]刘酩，家用电器状态监测若干关键技术的研究[D].安徽建筑工业学院，2012.[5]程媛,家用电器负荷在线参数辨识方法的研究[D]．北京：华北电力大学，2016：34-42．[6]殷斌，基于单片机的温度控制系统的研究[J].机电工程,2015,32(06):887-890.[7]项粤生,高瑞霞,邬杨波,谢建军，基于单片机的智能插座的设计与实现[J].工业控制计算机,2012,25(09):129-131.[8]郎亚宁,卢兆信，基于单片机的简易智能插座设计[J].科技创新与应用,2016(12):34-35.[9]孙旭，故障预测和健康管理(PHM)系统[J].舰船科学技术.2011,33(9):133-136.[10]雷冬梅，非侵入式电路故障诊断及家用电器用电状况在线监测算法研究[D].重庆大学,2012.[11]牛卢璐，基于瞬态过程的非侵入式负荷监测[D].天津大学,2010.[12]邵贝贝，单片机技术的发展与单片机应用的广泛选择[J].电子技术应用,1999(03):3-5.[13]李建华,王清辉,陈晶晶，单片机在现代电器上的应用研究[J].湖南科技学院学报,2012,33(12):30-34.[14]LinG,LeeS,HsuJY,etal.Applyingpowermetersforappliancerecognitionontheelectricpanel[C]//IndustrialElectronicsandApplications(ICIEA),2010the5thIEEEConferenceon.IEEE,2010:2254-2259.[15]ReegCE,OverbyeTJ.Algorithmdevelopmentfornon-intrusiveloadmonitoringforverificationanddiagnostics[C]//NorthAmericanPowerSymposium(NAPS),2010.IEEE,2010:1-5.[16]LukaszwskiR,LiszewskiK,WinieckiW.Methodsofelectricalappliancesidentificationinsystemsmonitoringelectricalenergyconsumption[C]//IntelligentDataAcquisitionandAdvancedComputingSystems(IDAACS),2013IEEE7thInternationalConferenceon.IEEE,2013:10-14.[17]JiangL,LuoS,LiJ.Anapproachofhouseholdpowerappliancemonitoringbasedonmachinelearning[C]//IntelligentComputationTechnologyandAutomation(ICICTA),2012FifthInternationalConferenceon.IEEE,2012:577-58.致谢在这次毕业论文的工作过程中，我尤其要感谢我的论文指导老师，他总是能第一时间回答我的问题，解答我的疑惑，指出我论文当中存在的问题，正是他的耐心指导才使得我的论文工作有序开展。我还要感谢参与论文工作的所有老师，谢谢你们给予我的肯定和鼓励！附录附录1电路原理图CS5463芯片部分电路图

附录2程序代码#include"stm32f10x.h"#include"./lcd12864/bsp_lcd12864.h"#include<stdio.h>#include"./delay.h"#include"./relay/bsp_relay.h"#include"./cs5463/cs5463.h"#include"./at24c02/bsp_i2c_ee.h"#include"./key/bsp_key.h"externu32CurrentCtl;externu32PowerCtl;//功率全局变量externu32VoltCtl;externconstu8tab1[];externconstu8tab2[];//学习模式下用电器名：台灯、节能灯、手机充电器、无线路由器、机顶盒、电风扇、热水壶、电烙铁、其它电器、清空数据//序号：0123456789u8Study_Index=0;u8Mode=0;u8aa,bb,cc,dd,ee;voidAt24C02Init()//初始化存储芯片{ inti; u8a; a=1; for(i=0;i<40;i++) { ee_WriteBytes(&a,i,1);// } a=0; ee_WriteBytes(&a,255,1);}/*****************************************************************************///清屏函数voidLCM_clr(void){w_12864(0,0x30);w_12864(0,0x01);/*清屏，地址指针指向00H*/delay_ms(180);}voiddisplay(){ w_12864(0,0x84); aa= VoltCtl/10000; w_12864(1,aa+0x30); bb= (VoltCtl%10000)/1000; w_12864(1,bb+0x30); cc=(VoltCtl%1000)/100; w_12864(1,cc+0x30); w_12864(1,0x2e); dd= (VoltCtl%100)/10; w_12864(1,dd+0x30); ee=VoltCtl%10; w_12864(1,ee+0x30); dispString(0,7,1,"V");w_12864(0,0x94); aa= CurrentCtl/10000; if(aa==0) w_12864(1,''); else w_12864(1,aa+0x30); bb= (CurrentCtl%10000)/1000; if((aa==0)&&(bb==0)) w_12864(1,''); else w_12864(1,bb+0x30); cc=(CurrentCtl%1000)/100; if((aa==0)&&(bb==0)&&(cc==0)) w_12864(1,''); else w_12864(1,cc+0x30);// LCM_WriteDatOrCom(1,0x2e);//小数点不需要小数点 dd= (CurrentCtl%100)/10; w_12864(1,dd+0x30); ee=CurrentCtl%10; w_12864(1,ee+0x30); dispString(1,7,1,"mA"); w_12864(0,0x8C); //26W12345W aa= PowerCtl/10000; if(aa==0) w_12864(1,''); else w_12864(1,aa+0x30); bb= (PowerCtl%10000)/1000; if((aa==0)&&(bb==0)) w_12864(1,''); else w_12864(1,bb+0x30); cc=(PowerCtl%1000)/100; if((aa==0)&&(bb==0)&&(cc==0)) w_12864(1,''); else w_12864(1,cc+0x30);// LCM_WriteDatOrCom(1,0x2e);//小数点不需要小数点 dd= (PowerCtl%100)/10; w_12864(1,dd+0x30); ee=PowerCtl%10; w_12864(1,ee+0x30); dispString(2,7,1,"W");}voidwrite_data(u8index,u16current,u16power)//同时保存电流和功率{ u8tmp_H,tmp_L; tmp_H=current>>8; tmp_L=current&0xff; ee_WriteBytes(&tmp_H,index*4,1);//写入电流高8位 ee_WriteBytes(&tmp_L,index*4+1,1);//写入电流低8位 tmp_H=power>>8; tmp_L=power&0xff; ee_WriteBytes(&tmp_H,index*4+2,1);//写入功率高8位 ee_WriteBytes(&tmp_L,index*4+3,1);//写入功率低8位 if(index==9) At24C02Init();}u8atuo_recognize()//自动识别，返回索引号{ inti; intret=9; u8tmp_H,tmp_L; u16tmp1,tmp2; for(i=0;i<9;i++) { ee_ReadBytes(&tmp_H,i*4,1); ee_ReadBytes(&tmp_L,i*4+1,1); tmp1=tmp_H*256+tmp_L; ee_ReadBytes(&tmp_H,i*4+2,1); ee_ReadBytes(&tmp_L,i*4+3,1); tmp2=tmp_H*256+tmp_L; if(tmp1>=CurrentCtl) tmp1=tmp1-CurrentCtl; else tmp1=CurrentCtl-tmp1; if(tmp2>=PowerCtl) tmp2=tmp2-PowerCtl; else tmp2=PowerCtl-tmp2; if(PowerCtl>=1000) { if((tmp1<=100)&&(tmp2<=10))//大功率电器，如果电流误差小于100ma,功率误差小于10W，则认为是同一用电器 { ret=i; break; }}else { if((tmp1<=10)&&(tmp2<=2))//如果电流误差小于10ma,功率误差小于2W，则认为是同一用电器 { ret=i; break; } } } returnret;}//学习模式下用电器名：LED灯、节能灯、手机充电器、无线路由器、机顶盒、电风扇、热水壶、电烙铁、其它电器、清空数据//序号：0123456789voiddisplay_study(){ switch(Study_Index) { case0: dispString(1,3,1,"LED灯"); break; case1: dispString(1,3,1,"节能灯"); break; case2: dispString(1,3,1,"手机充电器"); break; case3: dispString(1,3,1,"无线路由器"); break; case4: dispString(1,3,1,"机顶盒"); break; case5: dispString(1,3,1,"电风扇"); break; case6: dispString(1,3,1,"热水壶"); break; case7: dispString(1,3,1,"电烙铁"); break; case8: dispString(1,3,1,"其它电器"); break; case9: dispString(1,3,1,"清空数据"); break; default: break; } w_12864(0,0x98+4); aa= CurrentCtl/10000; if(aa==0) w_12864(1,''); else w_12864(1,aa+0x30); bb= (CurrentCtl%10000)/1000; if((aa==0)&&(bb==0)) w_12864(1,''); else w_12864(1,bb+0x30); cc=(CurrentCtl%1000)/100; if((aa==0)&&(bb==0)&&(cc==0)) w_12864(1,''); else w_12864(1,cc+0x30); // w_12864(1,0x2e);//小数点不需要小数点 dd= (CurrentCtl%100)/10; w_12864(1,dd+0x30); ee=CurrentCtl%10; w_12864(1,ee+0x30); dispString(3,7,1,"mA"); w_12864(0,0x8C); //26W12345W aa= PowerCtl/10000; if(aa==0) w_12864(1,''); else w_12864(1,aa+0x30); bb= (PowerCtl%10000)/1000; if((aa==0)&&(bb==0)) w_12864(1,''); else w_12864(1,bb+0x30); cc=(PowerCtl%1000)/100; if((aa==0)&&(bb==0)&&(cc==0)) w_12864(1,''); else w_12864(1,cc+0x30);// w_12864(1,0x2e);//小数点不需要小数点 dd= (PowerCtl%100)/10; w_12864(1,dd+0x30); ee=PowerCtl%10; w_12864(1,ee+0x30); dispString(2,7,1,"W"); }voiddisplay_recognize(u8index){ switch(index) { case0: dispString(3,3,1,"LED灯"); break; case1: dispString(3,3,1,"节能灯"); break; case2: dispString(3,3,1,"手机充电器"); break; case3: dispString(3,3,1,"无线路由器"); break; case4: dispString(3,3,1,"机顶盒"); break; case5: dispString(3,3,1,"电风扇"); break; case6: dispString(3,3,1,"热水壶"); break; case7: dispString(3,3,1,"电烙铁"); break; case8: dispString(3,3,1,"其它电器"); break; case9: dispString(3,3,1,""); break; default: break; }}intmain(){ u8i; u8sta; //芯片状态 delay_init(72); CS5463_Init(); init_12864(); RELAY_GPIO_Config();//继电器IO初始化 i2c_CfgGpio(); Key_GPIO_Config(); chn_disp(tab1); delay_ms(2000);// RELAY(ON); At24C02Init(); while(1) { if(Key_Scan(KEY1_GPIO_PORT,KEY1_GPIO_PIN)==KEY_ON)//模式切换 { if(Mode) { Mode=0; LCM_clr();//清屏 chn_disp(tab1);// delay_ms(10); } else { Mode=1; LCM_clr();//清屏 chn_disp(tab2);// delay_ms(10); } } if(Mode==0)//检测识别模式 { sta =CS5463_GetStatusReg(); //检测中断产生的原因 if(0x01==(sta&0x01)) //读取电流电压 { CS5463_ResetStatusReg(); //清除标志 CS5463_GetVoltRMS(); //获取电压 CS5463_GetCurrentRMS(); //获取电流 CS5463_GetPactiveRMS(); //获取功率 display(); } i=atuo_recognize(); display_recognize(i); } else//学习模式 { sta =CS5463_GetStatusReg(); //检测中断产生的原因 if(0x01==(sta&0x01)) //读取电流电压 { CS5463_ResetStatusReg()