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06-17
摘要：由于传统插座无法实现超过额定电流时断电功能，本文从RFID无线射频技术和电气插头结构入手，采用STC12C5A60S2单片机作为处理器，结合电流互感器、液晶显示模块和电子标签，设计了一种基于RFID的智能安全插座，可与带有记录额定电流的电子标签的电器插头配合使用。
当电器电流超过电器额定电流时，实行自动断电处理，保护家庭电路。
近年来，因家用电器引发的火灾事故造成了巨大的经济损失。
据公安消防局统计，我国每年因电器火灾发生30多起事故，其中因家电故障引发的火灾占火灾事故总数的20%以上。
但家用插座的自动断电效果并不明显。
例如，传统插座的自动断电依赖于插座内部的保险丝。
当电器超过其额定电流但未超过熔断器的熔断电流值时，电器就会发生短路。
并自燃；定时插座依靠设置自动断电时间，使插座能够在设定的时间内实现自动断电功能，但没有实现对电器电流值的实时检测。
功率测量插座可以测量电器的实时功率。
可以测量和设置自动断电的电流值，但无法检测电器的实时电流值。
插座无法根据各种电器的额定电流进行实时监测并自动断电。
针对以上问题，本文设计了一种基于RFID的智能安全插座，利用电子标签嵌入各种电器的插头中。
通过RFID无线射频技术读取电子标签的额定电流值，并利用电流互感器模块实时测量。
交流电流值，从而实现自动断电功能。
1 系统概述及结构 当各电器电子标签进入插座式RFID读写器读写区域时，RFID读写器将信号反馈给单片机STC12C5A60S2，单片机显示电子标签通过液晶显示模块读取各电器的额定电流值，通过A/D转换和电流互感器模块实时读取各电器当前的实时电流值。
当电器实时电流值超过电子标签上的额定电流值时，实现自动断电功能，从而实现家庭电路的保护功能，有效避免火灾的发生。
图1是系统总体结构图。
微控电路：由STC12C5A60S2单片机、RFID读写器、电流互感器模块、LCD显示模块和继电器组成。
电器插头的结构：各种电器插头上都贴有电子标签，标有各种电器的额定电流。
2 单片机硬件电路设计 2.1 单片机 单片机是单片机控制电路的核心。
单片机电路要求功耗低、抗干扰能力强，并且必须能够通过A/D转换实时读取电流互感器模块。
本文使用宏晶公司的STC12C5A60S2。
正常工作电压在3.5~5.5V范围内，满足低功耗要求。
？要求。
？通过互感器的圆孔，具有体积小、精度高的特点，适用于电力测量和保护。
？为 RFID 读取器供电的电压为 3.3 V。
3 插头结构设计 电子标签采用非接触式IC卡，存储各电器的额定电流值。
电子标签嵌入各种电器插头中。
图2是电插头的示意图。
4 软件设计 初始化微控制器端口、RFID读写器、LCD显示模块、A/D转换和定时器。
当电子标签附着插头进入RFID读写器读写区域时，RFID读写器将信号反馈给单片机，单片机读取电子标签中存储的额定电流值，通过显示电器的额定电流值LCD显示模块，并打开继电器。
当电器开启时，单片机通过电流互感器实时检测电器的工作电流值。
当电器的工作电流值超过额定电流值时，单片机立即关断继电器，停止供电。
图3是主程序流程图。
5 实验结果与分析 实验电压为AC V。
智能安全插座和福禄克17B型数字万用表测量各电器的工作电流。
实验总共进行5次。
记录并计算每个测量的电流值。
智能安全插座与测量电流值的误差结果如表1所示。
通过上述测试可以看出，基于RFID的智能安全插座测量电流的平均相对误差为3 .%。
从以上实验可以看出，基于RFID的智能安全插座的电流测量效果良好，从而实现了对家庭线路的保护。
6 结论 针对传统插座无法实现超过额定电流断电功能的情况，从RFID射频技术和电器插头结构入手，将电子标签嵌入到结构中每个电器插头，可实现对不同电器的控制。
使用电器进行智能断电功能，保护电器和家庭电源线路。
本文从微控硬件电路设计、插头结构设计、软件设计等方面阐述了一种基于RFID的智能安全插座的设计方案和实现过程。
该设计解决了传统插座无法智能断电的问题，解决了电器短路的问题，从而避免了家用电器短路引发的火灾。
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