文档介绍：目录
1 引言 1
2 概述 2
定时开关电源插座系统概述 2
本设计方案思路 2
研发方向和技术关键 3
主要技术指标 3
3 总体设计 4
可控开关设计的选择 4
时钟信号的实现 6
译码方案的选取 6
4 硬件设计 10
可控开关电路 12
电平转换电路 12
单片机系统电路 14
显示电路 16
5 软件设计 17
总体方案 17
主程序流图 17
中断模块说明 18
6 制作与调试 19
硬件电路的布线与焊接 19
调试 20
改进与扩展 20
7 结论 21
致谢 23
参考文献 23
附录 24
随着电子技术和电源技术的发展,开关电源以体积小、重量轻、功率密度大、集成度高、输出组合便利等优点而成为电子电路电源的首选。定时开关电源插座,即可以定时打开或关掉电源的插座,这样既能省电又方便用户的个性化使用。
2 概述
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MCU P89V51 、键盘与显示、输入与输出口、可控开关和稳压等电路组成。
本设计实现通过定时电路来控制电源插座开关的通断,和时钟电路的显示为主要目的;以时钟信号的检测,信号控制,信号译码和数据显示为主要设计内容。
定时器是本设计系统中的重点,时间控制器(即定时器)既可以通过纯硬件实现,也可以通过软硬件结合实现,根据时间控制器的核心部件—秒信号的产生原理,通常有四种形式,如下所述。
(1)采用石英钟专用芯片的实现形式
采用石英钟专用芯片的实现的时间控制器,具有实现简单、计时精度高的特点。石英计时芯片比较多,常用的型号有STP5512F、SM5546A和D60400等。如结合利用5512F的2秒输出信号作为秒信号电路的计数脉冲,可实现电子时钟。
(2)采用NE555时基电路的实现形式
采用NE555时基电路或其他振荡电路产生秒脉冲信号,作为秒加法电路的时钟信号或微处理器的外部中断输入信号,可构成时间控制器。由555构成的秒脉冲发生器电路[2]如图1-1所示。输出的脉冲信号Vo的频率f=/(Ra+2Rb)*C,可以通过调节这3个参数,使输出Vo的频率为精确的1HZ。但这类定时器精度低,脉冲周期由外接的电阻和电容决定,常用于旋转灯光控制等。
(3)采用单片机常用的时钟芯片
以前,通常采用并行的实时时钟芯片计时、EEPROM作为存储器,但对一些微小型智能控制设备而言,并行实时时钟芯片封装形式大,再加上EEPROM,占用扩展线多,使电路结构很难进一步简化。Dallas公司生产的串行实时时钟芯片DS1302[3]具有实时时钟和静态RAM,采用串行通信,可方便地与单片机接口。除了在工业控制中使用外,还可以应用到一般的时钟计数上。
 
(4)用软件来实现定时
通常利用单片机或多媒体或PLC内部的定时器,编写大量的源程序来设计,常称为软件定时器。
电子定时器[4]可用一般数字电路搭建而成,一台四位数的定时器要用十多片数字电路组成,电路结构复杂、体积庞大,而且功能有一定的局限性。在进行定时电路设计时,如果需要定时的时间不是很精确且时间较短的话,往往采用555定时集成电路来实现。然而,若需要定时的时间较长(如1小时以上)则采用专用的集成电路定时器比较方便[5],而且使用定时器专用集成电路所设计的应用电路比较简单,同时调试也比较容易。本设计采用单片机作为主硬件电路,外围电路简单,配合软件设计,使用其灵活的编程实现定时,译码和时间显示等,使定时器插座可有更多的扩展功能选择。
研发方向和技术关键
(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
(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)时间
(3)定时开始,指示灯亮;定时结束,指示灯灭
(4)定时范围可以选择
(5) 开关次数:≥2次/天
(6) 时钟日差:≤±2秒/天
(7)工作温度范围:-10º~50º
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