跳到主要内容

基于密码的电路断路器（设计与构建）

基于密码的电路断路器是一个简单的项目，通过密码来控制电路的通断。

如今，由于变电站与维修人员之间缺乏沟通，维修电气线路时发生电气事故的频率不断增加。

本项目旨在解决这一问题，确保维修人员的安全。

在本系统中，电气线路的控制（开/关）由维修人员掌握。

本项目的设计方式是，维修人员需要输入密码才能开启或关闭电气线路。为每条电气线路分别设置了密码。

1. 基于密码的断路器框图​

alt text

2. 工作原理​

电路的主要组件是8051单片机。本项目使用4×4矩阵键盘输入密码。输入的密码将与预设密码进行比较。如果输入的密码正确，则相应的电气线路将被打开或关闭。本项目为每条电气线路分别设置了密码。通过负载（灯泡）指示线路（断路器）的激活和停用状态。

3. 基于密码的电路断路器电路图​

alt text

3.1 所需组件​

  • 8051单片机（AT89C52）
  • 8051开发板
  • 8051编程板（编程器）
  • 4×4矩阵键盘
  • 4通道继电器模块
  • 16×2 LCD显示屏
  • 10KΩ电位器
  • 4个负载（灯泡）
  • 电源
  • 连接线
  • 如果不使用8051开发板，则需要以下组件：
    • 11.0592 MHz石英晶体
    • 2×33pF陶瓷电容
    • 2×10KΩ电阻（1/4瓦）
    • 按钮
    • 10µF电解电容
    • 1KΩ×8上拉电阻包
  • 如果不使用继电器模块，则需要以下组件（针对一个负载）：
    • 5V或12V继电器
    • 1KΩ电阻（1/4瓦）
    • BC547 NPN晶体管
    • 1N4007 PN结二极管

4. 基于密码的电路断路器电路设计​

上述电路包括8051系列控制器（AT89C52）、4×4矩阵键盘、16×2 LCD显示屏、4通道继电器模块和四个负载。LCD数据引脚连接到PORT1，控制引脚RS、RW和EN分别连接到P3.0、GND和P3.1。这里使用LCD显示与负载相关的信息。

键盘连接到单片机的PORT2。键盘的四行引脚连接到P2.0至P2.3，四列引脚连接到P2.4至P2.7。通过此键盘输入密码。

四个灯（作为电气线路）通过4通道继电器模块连接到P0.0至P0.3。这些灯用于指示断路器的状态（灯亮表示线路激活，灯灭表示线路未激活）。

如果不使用继电器模块，则需要使用4个BC547 NPN晶体管（以及相应的限流基极电阻）来驱动继电器。

警告 ：在将交流负载连接到继电器和主电源时，请务必小心谨慎。

alt text
alt text
alt text
alt text
alt text
alt text

4.1 算法​

  1. 首先声明PORT1为LCD数据引脚及其控制引脚RS和E（分别连接到P3.0、P3.2和P3.7）。同时声明PORT2为键盘，并使用P0.0、P0.1、P0.2和P0.3连接到负载。
  2. 首先在LCD上显示“输入密码”。
  3. 现在从用户处读取五位密码。
  4. 将输入的密码与存储的密码进行比较。
  5. 如果密码匹配，则正确打开或关闭特定负载，并在LCD上显示线路（或负载）状态。
  6. 如果密码错误，则在LCD上显示“密码错误”。
  7. 经过一段时间的延迟后，再次提示输入密码。

5. 如何操作基于密码的电路断路器项目？​

  1. 在Keil软件中编写基于密码的电路断路器的程序，并创建.hex文件。
  2. 使用8051编程板和Willar软件将程序烧录到控制器中。
  3. 按照电路图进行连接。
  4. 在连接时，请确保交流电和直流电之间没有共用连接。
  5. 使用5V电源电路为控制器提供稳定的5V直流电。
  6. 打开交流电和直流电的电源。
  7. 现在继电器输出引脚将获得230V。因此，请勿触摸连接到负载的引脚。
  8. LCD显示“输入密码”。
  9. 使用键盘输入密码。
  10. 如果密码正确，则断路器将改变其状态（即，如果已经打开，现在将关闭；如果已经关闭，现在将打开），并在LCD上显示线路（或负载）状态。
  11. 如果密码错误，则LCD将显示“密码错误”。
  12. 经过一段时间后，单片机会再次提示输入密码，通过显示“输入密码”。

6. 优点​

  • 避免维修人员发生电气事故。
  • 项目简单易行。
  • 使用常见的组件。

7. 应用​

  • 用于变电站，以确保维修人员的安全。
  • 用于建筑物和房屋中。
  • 用于酒店和购物中心，以节省电力。
  • 也可用作基于密码的电器控制或基于密码的负载控制系统。