陸仁超

（廣西物資學(xué)校，廣西 南寧 530001）

基于單片機(jī)的簡易定時開關(guān)插座的設(shè)計(jì)與制作

陸仁超

（廣西物資學(xué)校，廣西 南寧 530001）

使用AT89S52單片機(jī)設(shè)計(jì)并制作一個簡易型定時開關(guān)插座。電路由電源電路、單片機(jī)最小系統(tǒng)、數(shù)碼顯示和按鍵操作電路、繼電器強(qiáng)電控制電路四個模塊組成，并使用軟件和硬件進(jìn)行測試。本產(chǎn)品能實(shí)現(xiàn)24小時內(nèi)的時間定時，并自動斷電，對一些不能長時間通電的電路能夠起到保護(hù)作用，也可以作為定時控制器使用。

單片機(jī)；定時開關(guān)插座；AT89S52

1 前言

近年來，各種移動電子設(shè)備大量增加，智能手機(jī)、智能穿戴設(shè)備、平板電腦，使用者需要經(jīng)常對其進(jìn)行充電。一些好的充電器，對設(shè)備充滿電后會自動停止充電，而一些劣制充電器則會源源不斷地進(jìn)行充電，使電池過充損壞，甚至出現(xiàn)電池鼓包、爆炸等嚴(yán)重后果。使用定時開關(guān)插座，可以設(shè)置通斷電時間，只要時間到，就會自動斷電，無論是不小心使用了劣制充電器，還是長時間充電忘記拔插頭，都無須再擔(dān)憂。除些外，定時開關(guān)插座還可以用于老式家用電器的定時，如電風(fēng)扇、電飯鍋等。

2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)方案選擇

單片機(jī)方案有很多種，顯示界面可以是LED發(fā)光二管、數(shù)碼管、液晶顯示器，按鍵可以使用輕觸式按鍵、薄膜開關(guān)。本設(shè)計(jì)以市場上最多見、技術(shù)最為成熟的AT89S52單片機(jī)為核心，因?yàn)橹挥糜陲@示時間，所以使用簡單易用的數(shù)碼管作為顯示模塊，按鍵使用便宜耐用的輕觸式按鍵。

2.2 單片機(jī)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

整個單片機(jī)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)可分為四個模塊：電源電路模塊、單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊、數(shù)碼顯示和按鍵操作模塊、繼電器強(qiáng)電控制模塊。

電源電路模塊：由220V交流電經(jīng)變壓器變壓，由整流濾波電路得到低壓直流電，再經(jīng)7805三端穩(wěn)壓器得到5V直流電壓向單片機(jī)系統(tǒng)供電。在電源電路增加LED指示燈，當(dāng)指示燈亮?xí)r，證明電源5V電壓正常。

單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊：包括單片機(jī)AT89S52芯片、復(fù)位電路、時鐘電路，是整個系統(tǒng)的核心控制模塊，為了方便定時，使用12MHz晶振。

數(shù)碼顯示和按鍵操作模塊：使用四位共陽極數(shù)碼管顯示時間，兩位顯示小時，兩位顯示分。四個按鍵，分別控制小時加1，分加1，運(yùn)行和復(fù)位。因?yàn)镮O接口充足，數(shù)碼管使用動態(tài)方式驅(qū)動，這樣可以節(jié)省硬件，使電路簡單化。按下運(yùn)行鍵開始進(jìn)行倒計(jì)時，時間到后數(shù)碼管顯示0000，蜂鳴器報(bào)警，同時插座斷電。

繼電器強(qiáng)電控制模塊：開關(guān)插座的零線輸入端與輸出端直接連接，使用一個250V，10A的繼電器對相線的輸入端與輸出端進(jìn)行控制。另外，如果擔(dān)心線路中相線和零線接反，電路存在危險(xiǎn)隱患，可以使用兩輸入兩輸出的繼電器，讓相線和零線同時受到繼電器控制。

整個系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)，單片機(jī)還剩余有多個IO口未使用，還可以進(jìn)一步擴(kuò)展，如增加定時通斷、搖控通斷等功能。

2.3 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖

圖1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖

3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)程序使用c51語言進(jìn)行設(shè)計(jì)，由主程序、定時器中斷子程序、數(shù)字顯示子程序、蜂鳴器控制子程序和延時子程序組成，各部分的功能如下：

主程序：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的初始化、按鍵掃描和等待中斷。系統(tǒng)初始化后，數(shù)碼管數(shù)碼輸出顯示0000，表示繼電器未通電，同時檢測按鍵，如按下小時按鍵或者分按鍵則顯示相應(yīng)的時間，主程序流程圖見圖2。由于使用12MHz的晶振，定時器的初值設(shè)置如下：

TMOD=0x01;//定義定時器0處于工作方式1

TH0=(65536-50000)/256; //定時器賦初值，進(jìn)行50000us定時

TL0=(65536-50000)%256; //定時器賦初值，進(jìn)行50000us定時

EA=1;//打開總中斷

ET0=1;//打開定時器0中斷

TR0=0;//定時器停止運(yùn)行

圖2 主程序流程圖

定時器中斷子程序：負(fù)責(zé)產(chǎn)生5000us時間定時，并由程序計(jì)算出1秒、1分、1小時的時間定時。

數(shù)字顯示子程序：負(fù)責(zé)顯示四位數(shù)字，兩位顯示小時，兩位顯示分，小時顯示范圍為00－23，分顯示范圍為00-59，最大顯示時間23小時59分。

蜂鳴器控制子程序：定時時間到后，蜂鳴器響三聲，提示用戶開關(guān)插座已經(jīng)斷電。

延時子程序：負(fù)責(zé)數(shù)碼管顯示刷新及按鍵去抖動。

4 系統(tǒng)軟件硬件測試

4.1 仿真測試

使用單片機(jī)仿真軟件Proteus進(jìn)行仿真測試，它不僅具有各種EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件，是目前比較好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具，仿真成功后再進(jìn)行實(shí)際制作，能極大提高單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)效率。測試圖如圖3所示。

圖3 單片機(jī)仿真測試圖

4.2 硬件測試

根據(jù)電路圖，使用萬用板搭建出電路。首先對單片機(jī)最小系統(tǒng)進(jìn)行通電測試。單片機(jī)的電源VCC和GND，即40腳和20腳分別為5V和0V。復(fù)位信號RESET，即9腳當(dāng)復(fù)位正常時由5V變?yōu)?V，時鐘信號XTAL0和XTAL1，即18腳和19腳為2.3V左右。測試完畢再對數(shù)碼顯示電路、按鍵掃描電路、蜂鳴器電路、繼電器電路等進(jìn)行測試。測試通過即完成本產(chǎn)品制作，可投入日常使用。

5 結(jié)束語

基于AT89S52單片機(jī)的簡易型定時開關(guān)插座，硬件具有外圍電路元件少、結(jié)構(gòu)簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)測試，該產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)24小時內(nèi)的時間定時，時間到后插座自動斷電，對一些不能長時間通電的電路能夠起到保護(hù)作用，也可以作為定時控制器使用，同時對學(xué)習(xí)51系列單片機(jī)來說也是一個較好的案例。

[1] 張紅燕,何膳君.基于單片機(jī)的定時開關(guān)插座的設(shè)計(jì)與制作[J].電子世界,2014,(5):149.

[2] 雷道仲,李書成,羅政球.基于單片機(jī)定時開關(guān)的設(shè)計(jì)[J].科技廣場,2009,(5):224-225.

[3] 郭天祥.51單片機(jī)C語言教程[M].北京:電子工業(yè)出版社, 2009.

Design and making of simple microcontroller based on the timer switch socket

The use of AT89S52 microcontroller to design and produce a simple timer switch socket. The circuit is composed of a power supply circuit, minimum system microcontroller, digital display and button operation circuit, relay power control circuit is composed of four modules, and test with software and hardware. To achieve timing within 24 hours of the time of the products, the time to automatically cut off the power supply circuit power socket, some can not long time can play a protective role, but also can be used as a timing controller.

Microcontroller;timing switch;AT89S52

TM13

A

1008-1151(2015)03-0045-02

2015-02-10

陸仁超（1980－），男，廣西物資學(xué)校講師，助理工程師，研究方向?yàn)閱纹瑱C(jī)應(yīng)用、智能家居。