用單片機(jī)制作的定時(shí)開關(guān)控制器

1、用單片機(jī)制作的定時(shí)開關(guān)控制器定時(shí)開關(guān)控制器在各種場合都有著極為廣泛的用途。本文利用凱思迪公司的 K-51A單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板設(shè)計(jì)的定時(shí)開關(guān)控制器具有簡單易制、價(jià)格低廉、控制點(diǎn)數(shù) 多、控制時(shí)間可精確到秒等特點(diǎn)，供有興趣的朋友參考。1. 主板電路部分P 5361 BHBM033742N b 5361 BH"BM033742NQ6Q5Q4 Q3Q2QI* Ul0.!S3:L47Z2 UU30OE GXTKQ?8050.I S6>本電路主要是利用單片機(jī) AT89C2051 (-24PI )作為主控制元件，通過外圍 電路控制用電設(shè)備的電源，以達(dá)到定時(shí)開、關(guān)機(jī)的目的。AT89C2051B有體積小

2、、 功能強(qiáng)大、運(yùn)行速度快、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，非常適合制作集成度較高的控制電路。 圖1為主電路原理圖，圖2為按其制作的主板(雙面)大小只有 95m林70mm勺 器件位置圖。主板電路包括 MCUAT89C2051鍵盤與顯示、輸入與輸出口、復(fù)位 和電源濾波等電路組成。PH w P3 MR.XD) FL 5 F1I(T XDI E p 由 Eh R. J pj.i pi.j PJ.*rtlH q*)F!. M HT 1>LT I1SCMJI,ycvieXFAUXTAL3 m（1） 鍵盤與顯示 顯示電路由U2、U3 Q1Q7和L1A、L2A組成。U2為BCD 一7段譯碼器（74LS47O，通過單片機(jī)

3、U1的P1.4P1.7 口將要顯示字符的BCD 碼輸出到U2的四個(gè)輸入端，經(jīng)U2譯碼后輸出相應(yīng)的筆段驅(qū)動(dòng)LE或碼管（共陽）。 LED數(shù)碼管顯示采用動(dòng)態(tài)掃描方式，即在某一時(shí)刻，只有一個(gè)數(shù)碼管被點(diǎn)亮。數(shù) 碼管的位選信號(hào)由單片機(jī) U1的P3.3P3.5輸出，經(jīng)U3 （74HC138譯碼后通過 Q1Q6放大，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的數(shù)碼管。R17R24為限流電阻。由丁 U2只能輸出7段筆段碼，而數(shù)碼管除了七段筆段外，還要控制點(diǎn)亮小 數(shù)點(diǎn)，因此，小數(shù)點(diǎn)必須有另外的驅(qū)動(dòng)電路來完成，在這里，通過Q7來驅(qū)動(dòng)小數(shù)點(diǎn)。當(dāng)需要點(diǎn)亮小數(shù)點(diǎn)時(shí)，在 U1的P1.3輸出高電平即可。鍵盤電路跟顯示電路一樣，采用掃描方式，利用動(dòng)態(tài)顯示時(shí)的數(shù)

4、碼管驅(qū)動(dòng)位 置信號(hào)來判斷相應(yīng)按鍵的狀態(tài)。U1的P3.3P3.5 口輸出的BCDK經(jīng)U3譯碼后， 相應(yīng)Y 口呈低電平，而U1的P3.7 口平時(shí)為高電平（由丁 R8上拉），當(dāng)某一鍵 按下時(shí)，P3.7被下拉為低電平，這時(shí) MCU用程序查詢P3.7是否為低電平， 如果P3.7為低電平，就讀回U1 P3.3P3.5 口的值（從緩沖區(qū)讀?。瑒t可判 斷是哪個(gè)按鍵按下，然后調(diào)用相應(yīng)的處理程序進(jìn)行處理。（2）控制輸出、復(fù)位與電源濾波電路 MCW控制的輸出是通過P3.0P3.2口完成的。程序開始時(shí)這三個(gè)口的輸出狀態(tài)是低電平，MCU!過程序查詢?nèi)份敵龅腛N或OFF犬態(tài)預(yù)置時(shí)間是否已到，如果已到時(shí)間，則改變相應(yīng)的

5、輸出狀態(tài)， 就完成了對外部電路的控制。復(fù)位電路如圖1左上角所示，C3和R25完成上電復(fù)位，S6為手動(dòng)復(fù)位，按鍵輸入干擾和抖動(dòng)的預(yù)防是由軟件完成的。+ 5V電源 由JP2輸入，經(jīng)C4C9濾波后給U1和其它器件供電。2. 電源與控制電路電源及控制電路如圖3。其中，市電經(jīng)總開關(guān)K后由B降壓、V1整流、C11 C14濾波、U4 U5穩(wěn)壓后給主板和控制電路板提供穩(wěn)定的工作電源；主板送過來的三路控制信號(hào)通過Q14Q14分別控制繼電器J1、J2、J3,對外部電路實(shí)施直 接控制。繼電器這里沒有給出具體型號(hào)，您可根據(jù)耐壓及通流大小選用相應(yīng)的繼 電器，如在大電流和強(qiáng)電磁場干擾的環(huán)境里工作，最好利用中問繼電器來間接

6、控制。3. 程序軟件工作過程(1)秒脈沖發(fā)生器 秒脈沖發(fā)生器是由定時(shí)器 T0和內(nèi)存空間TT0配合完成 的。T0工作丁 16位計(jì)數(shù)器模式，當(dāng)T0向上計(jì)數(shù)由全1變?yōu)槿?時(shí)產(chǎn)生中斷， 本程序中T0的初值為0DC00H大約0.01s中斷一次。這里使用的晶振頻率為 11.0592MH乙由此可計(jì)算出日誤差約為 0.78s。圖4為程序流程圖。系統(tǒng)產(chǎn)生中斷后，首先保存 ACC和PSW的值，然后為T0重裝初 值，判斷中斷次數(shù)是否小于 100,是則轉(zhuǎn)出中斷服務(wù)，反之則為秒計(jì)數(shù)器加 1,秒計(jì)數(shù)器如 果大于59,則為分計(jì)數(shù)器加1,同時(shí)秒計(jì)數(shù)器清 0。同樣分計(jì)數(shù)器如大于 59則為時(shí)計(jì)數(shù)器 加1,同時(shí)分計(jì)數(shù)器清 0,時(shí)計(jì)

7、數(shù)器如大于 23則清0并轉(zhuǎn)出中斷服務(wù)。T0中斷100次的時(shí) 間剛好為1秒鐘。（2）主程序 上電復(fù)位過程：首先 P0P2 口全部置1, P3 口高5位置1,低3位置0。 設(shè)置定時(shí)器T0工作于16位計(jì)數(shù)器模式，并賦初值 TH0 = 0DCH , TL0 = 00H ,關(guān)閉外部中 斷和串行口中斷，時(shí)間計(jì)數(shù)器TS、TM、TH清0,所有預(yù)置時(shí)間存儲(chǔ)區(qū)全部賦值FFH,至此所有初始化工作完成。主程序工作過程：首先循環(huán)進(jìn)行六個(gè)數(shù)碼管掃描顯示（ DISPLY段），然后比較所有預(yù) 置時(shí)間（COMP段）是否與當(dāng)前時(shí)間相等，如相等則轉(zhuǎn)向相應(yīng)處理程序。在比較完成（或 處理完成）后判斷有無按鍵（PP2段），沒有則返回繼續(xù)

8、顯示、比較、判斷；有按鍵則轉(zhuǎn)向 相應(yīng)處理程序。按鍵轉(zhuǎn)移采用偏移量加表格跳轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移法（KEY段），簡單、明了。預(yù)置時(shí)間比較則采用逐一比較法，即對每一個(gè)預(yù)置值進(jìn)行比較，如相等則做相應(yīng)處理。具體比較時(shí)（COMP1段）先比較TH值，如不相等則直接轉(zhuǎn)出并置時(shí)間到”標(biāo)志CCB為0,如TH、TM、TS全部對應(yīng)相等，則置該標(biāo)志為1。本程序在顯示及按鍵處理（設(shè)置過程）中巧妙使用R1寄存器作為公用地址寄存工具，對實(shí)時(shí)時(shí)間和預(yù)置時(shí)間的顯示和修改調(diào)用同一程序完成，使源代碼長度大大縮短， 提高了程序的可讀性和運(yùn)行效率。 在本刊的網(wǎng)站（ ）上給出了源程序， 供讀者參考。4.制作與調(diào)試（1）主板的制作與調(diào)試主板的制作稍微復(fù)雜

9、一點(diǎn)。首先是制作印刷板，利用Protel99按照本文所示器件位置圖放置好元器件，然后手動(dòng)布線（雙面），線寬為0.8mm左右，太寬做出的板子太大，太窄無法進(jìn)行自制。繪好印制板圖后轉(zhuǎn)成BMP格式利用電腦刻字機(jī)鏤空（要用進(jìn)口的即時(shí)貼紙，不然容易斷開），貼在雙面敷銅板上，就可以用FeCl3腐蝕了。具體的制作方法這里不再贅述，但最好在印制板布線時(shí)做個(gè)阻焊層，同時(shí)在即時(shí)貼上刻出來， 當(dāng)板子制好清洗干凈后敷在上面，用淺綠色油漆或清漆噴上薄薄的一層，好看又防腐蝕。（2） 元器件的選擇如果按照本文所附器件位置圖布線的話，數(shù)碼管需選用圖示型號(hào)才能安裝（5361BH，一拖三數(shù)碼管），選用不同型號(hào)數(shù)碼管時(shí)可能需修改器

10、件位置參數(shù)，然后 再布線即可；晶振為 11.0592MHz ; S1S5選用黑色小型輕觸開關(guān)，S6則用紅色同類型開關(guān)；變壓器B選用15V、10W左右即可，V1硅堆應(yīng)與B配合選用；控制繼電器根據(jù)需要選用適合的型號(hào)，如 5、12、24V等，如果選用 5V的，相應(yīng)的 B、V1可選小一點(diǎn)的，7812 則不要。如選用24V的，那么B、V1、7812、7805都需同時(shí)根據(jù)實(shí)際情況來選用； 交流220V 輸出插座沒有特殊要求，其耐壓和通流符合受控器件要求即可。 其它元器件選用通用的就行。（3） 焊接元器件元器件購回后應(yīng)先進(jìn)行預(yù)處理（引腳打磨、上焊錫），然后逐一焊接。 在焊接MCU （當(dāng)然2051要燒好程序后

11、才能焊接） 和其它集成電路時(shí)應(yīng)使用有良好接地的烙 鐵（斷電焊接也可），以免被擊穿。由于雙面印刷板存在一個(gè)穿孔問題，器件引腳穿過后， 兩面都要點(diǎn)上焊錫；如只是過孔，可用細(xì)銅線穿過并在兩面焊接后剪掉即可。在印刷板制作良好， 連線沒有不應(yīng)有的開路或短路，且焊接沒有虛焊的情況下，不用調(diào)試即可正常工作（本程序已制作成品并調(diào)試通過，不需再行調(diào)試）。如果您覺得自己制作的印刷板不夠漂亮或太麻煩可聯(lián)絡(luò)凱思迪郵購（焊接好的整板也有），本刊網(wǎng)站有與凱思迪公司網(wǎng)站的鏈接。（4） 電源與控制板的制作 可以將電源與控制板做在同一個(gè)板子上， 也可分開制作，視 所使用的情況而定， 但JP1與JZ1之間的連線不宜太長。 印刷板

12、的制作同前所述， 要注意的 是在布線時(shí)對220V市電進(jìn)入和輸出（包括中線）的線寬設(shè)計(jì)要寬一點(diǎn)（根據(jù)工作電流大小來定為好），還要注意市電與直流電源的隔離，以免在使用中造成觸電事故。5. 操作使用本系統(tǒng)在加電后數(shù)碼管顯示“00.00.00,”輸出繼電器均不動(dòng)作，此時(shí)可直接按S1、S2、S3鍵分別對時(shí)、分、秒進(jìn)行調(diào)整，使當(dāng)前時(shí)間與北京時(shí)間相符，時(shí)間設(shè)置過程中將停止計(jì) 時(shí)，在設(shè)置好后按 S4退出，時(shí)鐘即進(jìn)入正常計(jì)時(shí)。如果要設(shè)置輸出控制的預(yù)置時(shí)間則先按 S5,數(shù)碼管顯示 “95.95.95,此時(shí)可再按 S1、S2、S3鍵分別對第一路輸出狀態(tài)ON的時(shí)、分、秒進(jìn)行設(shè)置，設(shè)好后再按一次S5鍵，數(shù)碼管也顯示 “

13、95.95.95,”然后按S1、S2、S3鍵則分別對第一路輸出狀態(tài)OFF的時(shí)、分、秒進(jìn)行設(shè)置，依此類推，按第七次時(shí)退出設(shè)定。任一路任一狀態(tài)被執(zhí)行后其預(yù)置值即被清除，24小時(shí)后并不有效，如果需要每天循環(huán)執(zhí)行則對程序進(jìn)行簡單的修改即可（預(yù)置值不清除就可）。6. 改進(jìn)與擴(kuò)展本文所述的AT89C2051在控制輸出時(shí)只使用了P3.0P3.2三個(gè)口，所以只能控制三路六個(gè)狀態(tài)，如果把不用的P1.0P1.2三個(gè)口用起來，則可控制六路十二個(gè)狀態(tài)，外圍電路相應(yīng)增加三路繼電器，程序軟件只需稍事修改即可。當(dāng)然如果需要控制更多路輸出狀態(tài)，那么在使用鎖存器、譯碼器、觸發(fā)器等后最多可以擴(kuò)展到控制26= 64路128個(gè)狀態(tài)。在