基于单片机的定时开关控制器的设计与实现

目录摘要-----------------------------------------------------------------I关键词---------------------------------------------------------------IAbstract-------------------------------------------------------------IKeywords------------------------------------------------------------I1引言---------------------------------------------------------------11.1研究背景与应用-------------------------------------------------11.2主要研究内容---------------------------------------------------22系统基本方案的选择与论证-------------------------------------------32.1本设计方案思路-------------------------------------------------32.2可控开关设计的选择---------------------------------------------32.3时钟信号的实现-------------------------------------------------52.4译码方案的选择-------------------------------------------------63硬件设计-----------------------------------------------------------93.1可控开关电路--------------------------------------------------103.2电平转换电路--------------------------------------------------113.2.1LM7805稳压电路-------------------------------------------113.2.2RS232电平转换电路----------------------------------------123.3单片机系统电路------------------------------------------------123.3.1单片机P89V51简介-----------------------------------------123.3.2P89V51RD2的时钟电路--------------------------------------133.4显示电路------------------------------------------------------144软件设计----------------------------------------------------------154.1总体方案------------------------------------------------------154.2主程序流图----------------------------------------------------154.3中断模块说明--------------------------------------------------165制作与调试--------------------------------------------------------175.1硬件电路的布线与焊接------------------------------------------175.1.1总体特点--------------------------------------------------175.1.2电路划分与PCB的制作--------------------------------------175.1.3焊接------------------------------------------------------185.2调试----------------------------------------------------------185.3改进与扩展----------------------------------------------------196结论--------------------------------------------------------------19参考文献------------------------------------------------------------20致谢----------------------------------------------------------------21附录----------------------------------------------------------------22I基于单片机的定时开关控制器的设计与实现摘要随着时代的进步，电子行业的发展，定时器的应用也越来越广泛。但传统的定时器都是使用发条驱动式、电机传动式等机械定时器。电子定时器相对传统定时器来说，有体积小、重量轻、造价低、精度高、寿命长、而且安全可靠、调整方便、适于频繁使用等优点。本设计采用51单片机为核心，阐述了系统工作原理，给出了软件流程。该电子定时器在满足对电器的电源进行控制，同时也要满足电子定时器的简易操作。最大时间能达到24h。关键词定时器；单片机；数字电路；智能；DesignandImplementationofTimingSwitchControllerBasedonMCUAbstractWiththeprogressofera,thedevelopmentofelectronicindustry,theapplicationofthetimerisbecomingmoreandmorewidely.Butthetraditionaltimerareusingspringmotortype,motordrivetypeorclocktypemechanicaltimer,etc.Electronictimertimerrelativelaborpain,smallvolume,lightweight,lowcost,highprecision,longlife,andsafeandreliable,convenientadjustment,suitableforfrequentuse.Thisdesignadoptsthe51single-chipmicrocomputerasthecore,thispaperexpoundstheworkingprincipleofthesystem,thesoftwareflowisgiven.Meettheelectronictimertocontrolthepoweroftheelectricalappliances,atthesametimetofacilitateuserstotheoperationoftheelectronictimer.Maximumtimecanreach24h.KeywordsTimer;MCU;digitalcircuit;11引言1.1研究背景与应用随着时代的进步，定时器的应用越来越广泛，电子定时器在工业中经常用于延时自动开关、定时、报警。在家用电器中经常用于延时自动开关、定时。延时自动开关可用于电视机、收音机、录音机、催眠器、门灯、路灯、汽车头灯、转弯灯以及其他电器的延时断电和延时自停电源。定时可用于照相定时曝光、定时闪光、定时调速、定时烘箱、冰箱门定时报警、定时水位报警、延时催眠器、延时电铃、延时电子锁、触摸定时开关等等，例如数控机床的定时器，在工作一段时间后便能自动切断电源停止工作。电子技术的高速发展，单片机在国民经济的个人领域得到了广泛的运用。单片机以体积小、功能全、性价比高等诸多优点，在工业控制、家用电器、通信设备、信息处理、尖端武器等各种测控领域的应用中独占鳌头，单片机开发技术已成为电子信息、电气、通信、自动化、机电一体化等专业技术人员必须掌握的技术。定时器主要由显示电路、输入设备、单片机最小系统电路和报警电路组成，但并不是所有的定时器都有显示和报警功能，有许多功能简单的定时器，比如洗衣机的内部定时器就没有显示功能，也有一些家用电器没有报警功能，都是自动定时到一定时间后自动关闭电源。还有很多定时器用途单一，只适合一种电器的应用。传统的定时器，通过按键输入定时值，而随着发展，定时器的应用也会越来越广泛，各种智能化的性能也开始逐步实现。在电子技术飞速发展的今天，电子产品的人性化和智能化已经非常成熟，其发展前景仍然不可估量。如今的人们需求的是一种能给自己带来方便的电子产品，当然最好是人性化和智能化的，如何能做到智能化呢？单片机的引入就是一个很好的例子。单片机又称单片微型计算机，也称为微控制器，是微型计算机的一个重要分支，单片机是20世纪70年代中期发展起来的一种大规模集成电路芯片，是集CPU，RAM，ROM，I/O接口和中断系统于同一硅片上的器件。单片机的诞生标志着计算机正式形成了通过计算机系统和嵌入式计算机系统两个分支。目前单片机已渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。单片机已在广阔的计算机应用领域中表现得淋漓尽致电器因此，单片机已成为电子类工作者必须掌握的专业技术之一。单片机就是一个微型中央处理器，通过编程即能完成很多智能化的工作，因此它的出现给电子技术智能化和微型化起到了很大的推动作用。单片机的应用有利于产品的小型化、多功能化和智能化，有助于提高劳动效率，减轻劳动强度，提高产品质量，改善劳动环境，减少能源和材料消耗，保证安全等。但是，单片机应用的意义绝不仅限于它的广阔范围以及所带来的经济效益上，更重要的意义还2在于：单片机的应用正从根本上改变着传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须有模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能使用单片机通过软件（编程）方法实现了。这种以软件取代硬件并提高系统性能的控制系统“软化”技术，称之为微控制技术。微控制技术是一种全新的概念，是对传统控制技术的一次革命。随着单片机应用的推广普及，微控制技术必将不断发展、日益完善和更加充实。单片机具有体积小、功耗低、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。1.2主要研究内容本文设计的定时开关电源插座电路系统[1]主要是利用单片机P89V51RD2FN作为主控制元件，通过外围电路控制可控开关的通断以达到定时开、关的目的。P89V51具有体积小、功能强大、运行速度快、价格低廉等优点，非常适合制作集成度较高的控制电路。通过键盘键入程序控制可控开关和译码器来实现数码管的显示。主板电路包括MCUP89V51、键盘与显示、输入与输出口、可控开关和稳压等电路组成。本次设计的主要研究方向以及技术关键如下：（1）合理选取定时器方案，提高系统的精度；（2）交直流电压转换；（3）多路优先译码器的选取及扩展；（4）与微机连接进行程序的汇编输入，实现对定时功能的调试；（5）显示部分中数码管的四位一体共阴接法。主要技术指标如下：（1）具有电子钟功能，显示为四位数（2）可设定定时起动（开始）时间与定时结束（关断）