定时开关控制器的制作.DOC

1、定 时 开 关 控 制 器 的 制 作 魏军丞 定时开关控制器在各种场合都有着极为广泛的用途，例如可用于工业方面的自动控制，办公场所的电器控制，广告公司的霓虹灯控制，军事装备的武器控制等等，有比较高的应用价值。本文利用 2051 单片机设计的定时开关控制器具有简单易制、价格低廉、控制点数多、控制时间可精确到秒等特点，供有兴趣的朋友参考。 1、主板电路部分 本电路主要是利用单片机 AT89C2051（-24PI）作为主控制元件，通过外围电路控制用电设备的电源，以达到定时开关机的目的。AT89C2051 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。按图 1

2、制作的主板（双面）大小只有 9570mm 2，器件位置图见图 2。主板电路包括 MCU AT89C2051、键盘与显示、输入与输出口、复位和电源滤波等电路组成。 1.1 键盘与显示 显示电路由 U2、U3、Q1Q7 和 L1A、L2A 组成。U2 为 BCD7 段译码器（74LS47），通过单片机 U1 的 P1.4P1.7 口将要显示字符的 BCD 码输出到 U2的四个输入端，经 U2 译码后输出相应的笔段驱动 LED 数码管（共阳）。LED 数码管显示采用动态扫描方式，即在某一时刻，只有一个数码管被点亮。数码管的位选信号由单片机 U1 的 P3.3P3.5 输出，经 U3（74HC138）

3、译码后通过Q1Q6 放大，驱动相应的数码管。R17R24 为限流电阻。 图 2、主板电路器件位置图图 1、主板电路原理图由于 U2 只能输出 7 段笔段码，而数码管除了七段笔段外，还要控制点亮小数点，因此，小数点必须有另外的驱动电路来完成，在这里，通过 Q7 来驱动小数点。当需要点亮小数点时，在 U1 的 P1.3 输出高电平即可。 键盘电路跟显示电路一样，采用扫描方式，利用动态显示时的数码管驱动位置信号来判断相应按键的状态。U1 的 P3.3P3.5 口输出的 BCD 码经 U3 译码后，相应 Y 口呈低电平，而 U1 的 P3.7 口平时为高电平（由于 R8 上拉），当某一键按下时， P3

4、.7 被下拉为低电平，这时 MCU 利用程序查询 P3.7 是否为低电平，如果 P3.7 为低电平，就读回 U1 P3.3P3.5 口的值（从缓冲区读取），就可判断是那个按键按下，然后调用相应的处理程序进行处理。 1.2 控制输出、复位与电源滤波电路 MCU 对控制的输出是通过 P3.0P3.2 口完成的。程序开始时这三个口的输出状态是低电平，MCU 通过程序查询三路输出的 ON 或 OFF 状态预置时间是否已到，如果已到时间，则改变相应的输出状态，就完成了对外部电路的控制。复位电路如图 1 左上角所示，C3 和 R25 完成上电复位，S6 为手动复位，按键输入干扰和抖动的预防是由软件完成的。

5、5V 电源由 JP2 输入，经 C4C9 滤波后给 U1 和其它器件供电。 2、电源与控制电路 电源电路如图 3，市电经总开关 K 后由 B 降压、V1 整流、C11C14 滤波、U4、U5 稳压后给主板和控制电路板提供稳定的工作电源。控制电路原理如图 3,主板送过来的三路控制信号通过 Q12Q14 分别控制继电器 J1、J2、J3，对外部电路实施直接控制。继电器这里没有给出具体型号，您可根据耐压及通流大小选用相应的继电器，如在大电流和强电磁场干扰的环境里工作，最好利用中间继电器来间接控制。 3、程序软件工作过程 3.1 秒脉冲发生器图 3、电源与控制电路原理图秒脉冲发生器是由定时器 T0 和

6、内存空间 TT0 配合完成的。T0 工作于 16 位计数器模式，当 T0 向上计数由全 1 变为全 0 时产生中断，本程序中 T0 的初值为0DC00H，大约 0.01 秒中断一次。这里使用的晶振频率为 11.0592MHz，由此可计算出日误差约为 0.78S。 工作过程：如图 4 流程图所示，产生中断后，首先保存 ACC 和 PSW 的值，然后为 T0 重装初值，判断中断次数是否小于 100，是则转出中断服务，反之则为秒计数器加 1，秒计数器如果大于 59，则为分计数器加 1，同时秒计数器清0。同样分计数器如大于 59 则为时计数器加 1，同时分计数器清 0，时计数器如大于 23 则清 0

7、并转出中断服务。T0 中断 100 次的时间刚好为 1 秒钟。 3.2 主程序 上电复位过程：首先 P0P2 口全部置 1，P3 口高 5 位置 1，低 3 位置 0。设置定时器 T0 工作于 16 位计数器模式，并赋初值 TH00DCH，TL000H，关闭外部中断和串行口中断，时间计数器 TS、TM、TH 清 0，所有预置时间存储区全部赋值 FFH，至此所有初始化工作完成。 主程序工作过程：首先循环进行六个数码管扫描显示（DISPLY 段），然后比较所有预置时间（COMP 段）是否与当前时间相等，如相等则转向相应处理程序。在比较完成（或处理完成）后判断有无按键（PP2 段），没有则返回继续显

8、示、比较、判断；有按键则转向相应处理程序。按键转移采用偏移量加表格跳转转移法（KEY 段），简单、明了。预置时间比较则采用逐一比较法，即对每一个预置值进行比较，如相等则做相应处理。具体比较时（COMP1 段）先比较 TH 值，如不相等则直接转出并置“时间到”标志 CCB 为 0，如 TH、TM、TS全部对应相等，则置该标志为 1。 N上电复位轮流显示判断键值相应处理有键按下？NY主 程 序Y相应处理预设时间到否？YT0中断服务设常数因子中断次数减 1RETIN秒分时计数TT0为 0吗？图 4、软件程序工作流程图本程序在显示及按键处理（设置过程）中巧妙使用 R1 寄存器作为公用地址寄存工具，对实

9、时时间和预置时间的显示和修改调用同一程序完成，使源代码长度大大缩短，提高了程序的可读性和运行效率。 4、制作与调试 4.1 主板的制作与调试 主板的制作稍微复杂一点。首先是制作印刷板，利用 Protel99 按照本文所示器件位置图放置好元器件，然后手动布线（双面），线宽为 0.8mm 左右，太宽做出的板子太大，太窄无法进行自制。绘好印制板图后转成 BMP 格式利用电脑刻字机镂空（要用进口的即时贴纸，不然容易断开），贴在双面敷铜板上，就可以用 FeCl3腐蚀了。具体的制作方法这里不再赘述，但最好在印制板布线时做个阻焊层，同时在即时贴上刻出来，当板子制好清洗干净后敷在上面，用浅绿色油漆或清漆喷上薄

10、薄的一层，好看又防腐蚀。 S5 数码管显示 意 义 S1 S2 S3 S4 没有按 S5 00.00.00 设 置 时 间 时计数器加 1 分计数器加 1 秒计数器加 1 退 出 按第 1 次S5 95.95.95 第 1 路 ON设置 时加 1 分加 1 秒加 1 退 出 按第 2 次S5 95.95.95 第 1 路 OFF设置 时加 1 分加 1 秒加 1 退 出 按第 3 次S5 95.95.95 第 2 路 ON设置 时加 1 分加 1 秒加 1 退 出 按第 4 次S5 95.95.95 第 2 路 OFF设置 时加 1 分加 1 秒加 1 退 出 按第 5 次S5 95.95.9

11、5 第 3 路 ON设置 时加 1 分加 1 秒加 1 退 出 按第 6 次S5 95.95.95 第 3 路 OFF设置 时加 1 分加 1 秒加 1 退 出 按第 7 次S5 当前时间 退 出 其次是元器件的选择。如果按照本文所附器件位置图布线的话，数码管需选用图示型号才能安装（5361BH，一拖三数码管），选用不同型号数码管时可能需修改器件位置参数，然后再布线即可。晶振为 11.0592MHz。S1S5 选用黑色小型轻触开关，S6 则用红色同类型开关。变压器 B 选用 15V、10W 左右即可，V1 硅堆应与 B 配合选用。控制继电器根据需要选用适合的型号，如5V、12V、24V 等，如

12、果选用 5V 的，相应的 B、V1 可选小一点的，7812 则不要。如选用 24V 的，那么 B、V1、7812、7805 都需同时根据实际情况来选用了。220V 输出插座没有特殊要求，其耐压和通流符合受控器件要求即可。其它元器件选用通用的就行。 最后就是焊接元器件。元器件购回后应先进行预处理（引脚打磨、上焊锡），然后逐一焊接。在焊接 MCU（当然 2051 要烧好程序后才能焊接哦 ）和其它集成电路时应使用有良好接地的烙铁（断电焊接也可），以免被击穿。由于双面印刷板存在一个穿孔问题，器件引脚穿过后，两面都要点上焊锡；如只是过孔，可用细铜线穿过并在两面焊接后剪掉即可。 在印刷板制作良好，连线没有

13、不应有的开路或短路，且焊接没有虚焊的情况下，不用调试即可正常工作（本程序已制作成品并调试通过，不需再行调试）。如果您觉得自己制作的印刷板不够漂亮或太麻烦可联络凯思迪邮购（焊接好的整板也有）。 4.2 电源与控制板的制作 可以将电源与控制板做在同一个板子上，也可分开制作，视所使用的情况而定，但 JP1 与 JZ1 之间的连线不宜太长。印刷板的制作同前所述，要注意的是在布线时对220V 市电进入和输出（包括中线）的线宽设计要宽一点（根据工作电流大小来定为好），还要注意市电与直流电源的隔离，以免在使用中造成触电事故。 5、操作使用 本系统在加电后数码管显示“00.00.00”，输出继电器均不动作，此

14、时可直接按 S1、S2、S3 键分别对时、分、秒进行调整，使当前时间与北京时间相符，时间设置过程中将停止计时，在设置好后按 S4 退出，时钟即进入正常计时。如果要设置输出控制的预置时间则先按 S5，数码管显示“95.95.95”，此时可再按 S1、S2、S3 键分别对第一路输出状态 ON 的时、分、秒进行设置，设好后再按一次 S5 键，数码管也显示“95.95.95”，然后按 S1、S2、S3 键则分别对第一路输出状态 OFF 的时、分、秒进行设置，依此类推，按第七次时退出设定（详见附表）。任一路任一状态被执行后其预置值即被清除，24 小时后并不有效，如果需要每天循环执行则对程序进行简单的修改

15、即可（预置值不清除就可）。 6、改进与扩展 本文所述的 AT89C2051 在控制输出时只使用了 P3.0P3.2 三个口，所以只能控制三路六个状态，如果把不用的 P1.0P1.2 三个口用起来，则可控制六路十二个状态，外围电路相应增加三路继电器，程序软件只需稍事修改即可。当然如果需要控制更多路输出状态，那么在使用锁存器、译码器、触发器等后最多可以扩展到控制 2664 路 128 个状态。在对控制输出的路数要求不多，而显示部分需要比较多的情况下，如还要显示年月日、农历、星期等，只要对其进行扩展就可实现：P1.4P1.7 不动，选通端用两个 138，输出口用 P3.2P3.5就有 2416 个数

16、码显示。这时仍然利用上述方法最多可扩展到控制 2532 路64 个状态。当然年月日、农历、星期的计算（如大月小月、闰年、闰月等）分别汇编相应的子程序插入即可，这方面的资料 8951 论坛讨论的很多，这里不再赘述。如您对源程序有不明白的地方或有兴趣交流可与我联系 E-mail:。 ;* ;* 三路六个状态定时开关控制器 * ;* ;* S1-对时按钮；S2对分按钮 * ;* S3对秒按钮；S4退出对时 * ;* S5设定预设值按钮 * ;* TS EQU 2DH ;* TS 为秒计数器（二进制，024) TM EQU 2EH ;* TM 为分计数器（二进制，060) TH EQU 2FH ;*

17、TH 为时计数器（二进制，060) K5 EQU 26H ;S5 状态 KEYCODE EQU 29H ;*KEYCODE 为键盘值 TT0 EQU 2BH ;*与 T0 配合构成为秒脉冲发生器 CCB EQU 20H ;预设时间到标志，为 01H 时表示时间到 OFF EQU 0FFH ;预设值复位标志 DPS0 EQU 11000000B ;秒个位选通 DPS1 EQU 11001000B ;秒十位选通 DPM0 EQU 11010000B ;分个位选通 DPM1 EQU 11011000B ;分十位选通 DPH0 EQU 11100000B ;时个位选通 DPH1 EQU 1110100

18、0B ;时十位选通 K1ON DATA 30H ;*第一个开启时间 30H K1OFF DATA 33H ;*第一个关闭时间 33H K2ON DATA 36H ;*第二个开启时间 36H K2OFF DATA 39H ;*第二个关闭时间 39H K3ON DATA 3CH ;*第三个开启时间 3CH K3OFF DATA 3FH ;*第三个关闭时间 3FH ORG 0000HAJMP MAIN ORG 000BH ;定时器 0（T0）中断入口 SJMP I_T0 ORG 001BH ;定时器 1（T1）中断入口 I_T1: AJMP MAIN1 RETI ;* 定时器 0 中断服务 * OR

19、G 0060H ;定时器 T0 中断服务程序 I_T0: PUSH ACC PUSH PSW MOV TH0,#0DCH ;0.01s 时间，常数因子 DC00H MOV R3,TT0DJNZ R3,I_T01 ;中断次数59? Y，秒计数器00 JC I_T01 MOV TS,#00H MOV A,TM ;分计数器加 1 ADD A,#01H MOV TM,A SUBB A,#60 ;分计数器59? Y，分计数器00 JC I_T01 MOV TM,#00H MOV A,TH ;时计数器加 1 ADD A,#01H MOV TH,A SUBB A,#24 ;时计数器23? Y，时计数器00 JC I_T01 MOV TH,#00H I_T01: MOV TT0,R3 POP PSW POP ACC NOP NOP RETI ;* 主程序 * ORG 00F0H MAIN: MOV P0,#0FFH ;主程序，初始化 MOV P1,#0FFH MOV P2,#0FFH MOV P3,#0F8H ;p3.0p3.2 置低电平，使三个控制口关闭