【正文】 勞累之后還要臨時做飯，等待飯熟。 每天、隔天 或 偶爾出門，一回到家就想洗熱水澡。 如果一直開著熱水器會不停的加熱保溫，既不安全又浪費電。 電熱水器的功率一般是 1500W 至 2021W，如果您是在分時用電的地區(qū)，該定時插座可以幫你把電熱水器設定在非用電高峰時間工作，在電費半價時段把水燒熱，這樣 的話， 一個月下來你家 就 可以節(jié)約幾十元電費，既 經(jīng)濟 又 環(huán)保 。你同樣可以 想讓熱水器 幾點開始加熱都能辦到，完全可以按照你的要求去實現(xiàn)。 眾 所周知， 飲水機 如果 24 小時連續(xù) 地 工作 ， 由此產(chǎn)生的不良后果一是浪費電，二是使飲水機的使用壽命大為縮短 。 另外多次燒開的水含有亞硝酸鹽， 可致癌、產(chǎn)生血管疾病等，對人體有害無益 。面對此問題，定時插座能給你最好的解決方案。通過定時插座， 有人在家時 讓 飲水機開，無人在家時 讓 飲水機關，這樣既節(jié)約了電，又 可以 保護好飲水機，也 能 喝到健康的水。 養(yǎng)魚的朋友 們， 你 們 是不是正在為你 們 自己的氧氣機一直開機而煩惱呢？那么 現(xiàn)在 有了定時插座，你就可以讓你的氧氣機根據(jù)你的 定時設置有規(guī)律的開機充氧和 關機了。 早上起床，你不用再 被單調(diào)的鬧鐘叫醒 ，完全可以讓音 響 放一首動聽的歌曲，然后清新自然 地起床。中午回家，一開門就有一股冷空氣撲面而來，因為定時插座 已經(jīng)為你開啟了空調(diào)。晚上下班，不用再擔心黑燈瞎火，“超級管家”已經(jīng)幫你開好了夜燈，等待你的歸來。 定時插座 是家電的良好伴侶，可對路燈、廣告燈、電飯煲、飲水機、水族箱、電熱水器、電熱毯、抽水機排氣扇空調(diào)機、防盜器、臺燈等多數(shù)用電器進行定時控制 ，方便你的日常生活。 由于人們慢慢認識到了定時插座在日常生活中的實用性，市面上也不斷出現(xiàn)了各種品牌的定時插座，其功能層出不窮。定時插座可控的插座路數(shù)由一路到多路，可以設置的定時組也從單一的一組不斷提 高到 九 組甚至更多。 并且，隨著人們生活上的需求不斷的提高，在定時插座功能上仍然有很大的發(fā)展空間。 6 2． 系統(tǒng)設計 系統(tǒng)設計任務 設計一個 以單片機 STC89C52 控制的 定時開關插座，要求 能控制一路 220V/10A 的插座，使其可以在 24 小時內(nèi)能預先設定定時范圍，每天周而復始地控制用電器具的自動開啟和關閉，同時還能通過紅外遙控隨時控制插座的開關，從而達到方便、智能、節(jié)電的目的。 系統(tǒng)設計方案選擇 單片機芯片的選擇 本次設計采用的是 STC89C52 主控 芯片。 用 STC89C52 代替 AT89C52， 功能更 加 強 大 ，速度更快，壽命更長，價格 也 更低 。 STC89C52 可以完成 ISP 在線編程功能， 利用 偉福軟件 、Keil 軟件 等 可直接 將 編 寫 好的程序下載到 STC89C52 中 ， MCU 則可執(zhí)行相應的功能，而且STC89C51 芯片還可以反復的進行擦寫， 斷電不丟失 【 1】 。 顯示模塊選擇 采用 LCD1602 液晶顯示 。 LCD1602 液晶 能夠同時顯示 16*02 即 32 個字符 ， 1602 液晶顯示 模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（ CGROM)已經(jīng)存儲了 160 個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、 和日文假名等 。 定時設置 的選擇 采用 DS1302 時鐘芯片實現(xiàn) 計時 。 DS1302 芯片是一種高性能的時鐘芯片，可自動對秒、分、時、日、周、月、年以及閏年補償?shù)哪赀M行計數(shù)，而且精度高 ,用 于高速數(shù)據(jù)暫存的31*8RAM，工作電壓 在 ～ 范圍內(nèi)， 時耗電小于 300nA，采用這種專用時鐘芯片 可以更精確地實現(xiàn)定時插座的定時目的，定時準確又不占用太多系統(tǒng)資源。 控制插座設備 選擇 采用 SONGLE SRD05VDCSLC 繼電器 。 該繼電器最大可以耐壓交流 250V，最大可通過 10A 的交 流電流。 繼電器是一種電子控制 器件 ，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應用于自動控制 電 路 中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種 “自動開關 ”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用 ，實現(xiàn)小電壓控制大電壓的目的。 按鍵的選擇 采用獨立式按鍵獨立式按鍵每個鍵單獨占一個 I/O 口，工作狀態(tài)互不影響，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個按鍵被按下了。獨立式按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單。此次 定時插座 的制作，空留出的 I/O 口較多，且需要的按鍵不多，故本設計采用 獨立式按鍵。 電源選擇方案 采用 5V 穩(wěn)壓電源 加在電路板上。 因為繼電器等器件要求電壓電流比較大，所以將 12V電源 通過 78L05 穩(wěn)壓芯片輸出 5V 給單片機等外部設備供電。實驗調(diào)試時從電腦的 USB 電源取電給單片機供電。 7 紅外遙控控制方案選擇 本系統(tǒng)采用已編碼的 38kHz 紅外遙控器發(fā)射接收模塊，介于自制紅外編碼發(fā)送接收模塊的設計復雜， 成本也會增加不少， 因而采用已編碼完成的紅外遙控器和紅外接收管實現(xiàn)紅外控制的目的。 3． 硬件電路設計及工作原理 定時插座系統(tǒng)在未設置任何定時的時候顯示界 面顯示時間，通過按鍵設置可設置在 24小時內(nèi)的兩組定時開關時間和六組一小時內(nèi)的 固定 模式定時 ， 分別控制插座的開關，從而控制外部電器的工作與否 。紅外遙控要實現(xiàn)的就是通過遙控器的電源鍵一鍵控制定時開關插座的開關狀態(tài)，也可通過紅外遙控器的六個數(shù)字按鍵分別實現(xiàn)一鍵設定從當前開始的固定模式的 定時 。 總體的硬件電路框圖如下圖所示： 圖 1 硬件電路框圖 主控制器 STC89C52 STC89C52 是宏晶公司生產(chǎn)的 40 引腳雙列直插芯片，具有許多獨特的 優(yōu) 點，即體積小、重量輕、單一電源、低功耗、功能強、價格低廉、運算速度快、抗干擾能力強、可靠性高等 ，所以特別適用于實時測控系統(tǒng) ， 應用領域很廣 ， 已成為傳統(tǒng)工業(yè)技術改造，各類產(chǎn)品跟新?lián)Q代，實現(xiàn)自動化智能化的理想模型。 其內(nèi)部包含以下功能部件： ? 8 位 CPU； ? 振蕩器和時鐘電路； ? 8k 字節(jié)的程序存儲器 EPROM。 ? 256 字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器 RAM； ? 可尋址外部存儲器和數(shù)據(jù)存儲器各 64 字節(jié)； ? 20 多個特殊功能寄存器； ? 32 線并行 I/O 口； ? 一個全雙工串行 I/O 口； ? 3 個 16 位定時器 /計時 器； STC 89C52 DS1302 計時模塊 繼電器模塊 紅外接收模塊 蜂鳴器 按鍵模塊 5V 穩(wěn)壓模塊 8 ? 6 個中斷源， 2 個優(yōu)先級，統(tǒng)計中斷按優(yōu)先順序查詢； ? 具有較強功能的位處理能力 【 2】 ； 圖 2 為單片機部分的電路原理圖 。 圖 2 單片機部分 的原理圖 穩(wěn)壓電源 電路 這里用到 78L05 穩(wěn)壓芯片。 設計中的繼電器是比較耗電的器件，而且如果電量不足會使得繼電器無法工作，因為通過 78L05 穩(wěn)壓芯片把 12V 電源穩(wěn)壓輸出 5V 給單片機供電。78LXX 系列 是三 端 正電源穩(wěn)壓電路，封裝形式為 TO220。 它具有一系列固定的電壓輸出，應用非常廣泛。每種類型由于內(nèi) 部電流的限制，以及過熱保護和安全工作區(qū)的保護，使它基本不會損壞。如果能提供足夠的散熱片， 它 們就能夠提供大于 的輸出電流。 當接入適當?shù)耐獠科骷缶湍塬@得各種不同的電壓和電流 【 3】 。 如圖 3， 78L05 具有以下特點特點 ? 最大輸出電流為 ； ? 輸出電壓為 5V； ? 熱過載保護； ? 短路保護； ? 輸出晶體管安全工作區(qū)保護； 圖 3 78L05 在系統(tǒng)設計時，由于需要獲得穩(wěn)定的 5V 電源，因而采用 12V 電源 通過 78L05 穩(wěn)壓電路后獲得 5V 穩(wěn)定電源給單片機和外部器件供電 。 9 圖 4 為 5V 穩(wěn)壓電路 。 圖 4 5V 穩(wěn)壓電路 DS1302 計時 電路 系統(tǒng)采用 DS1302 作為計時器，從而實現(xiàn)定時插座能在 24 小時內(nèi)實現(xiàn)任意時間的可變定時和一小時內(nèi)的固定模式定時。這樣可以使得 定時準確，方便， 節(jié)約系統(tǒng)資源，同時 程序編寫上也能 相對 簡單。 DS1302 是高性能時鐘芯片，具有以下特性： ? 實時時鐘，可對秒、分、時、日、周、月、以及帶 閏年補償 的年進行計數(shù) ； ? 用于高速數(shù)據(jù)暫存的 31*8RAM； ? 最少引腳的串行 I/O； ? 滿肚工作范圍 ； ? 時 耗電 小于 300nA； ? 用于時鐘或數(shù)據(jù)讀 /寫的單字節(jié) 或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳送； ? 8 引腳 DIP 或 可選的用于表面的 8 引腳 SOIC 封裝 ； ? 簡單的 3 線接口 ； ? TTL 兼容（ VCC=5V） ； ? 可選的工業(yè)溫度范圍 40℃至 +85℃ ； ? 在 DS1202 基礎上增 加的特點 ： —— 可選的慢速充電的能力 ； —— 用于主電源和備份電源的雙電源引腳 ； —— 備份電源引腳可用作電池或超容量電容器的輸入端 ； —— 附加的告訴暫存存儲器（ 7 字節(jié)） 【 4】 。 圖 5 為 DS1302 的芯片引腳圖 。 表 1 為 DS1302 各引腳的功能。 圖 5 DS1302 的芯片引腳圖 10 表 1 DS1302 引腳功能 引腳號 引腳名稱 功能 1 VCC2 主電源 3 X X2 振蕩器，外接 32768Hz 晶振 4 GND 電源地 5 RST 復位 6 I/O 數(shù)據(jù)輸入 /輸出（雙 向） 7 SCLK 串行時鐘 8 VCC1 后備電源 系統(tǒng)中的計時電路則如下圖 6 所示 ，通過該電路可以很好地實現(xiàn)定時插座的各項定時設置，如任意時間定時和固定模式定時。 其中干電池的作用是使 DS1302 在斷電后仍可以構(gòu)成內(nèi)部振蕩 電路繼續(xù)計時 ，當系統(tǒng)再次開啟時不需要重新調(diào)整時間。 圖 6 DS1302 計時電路 LCD1602 顯示電路 本設計采用的是 LCD1602 字符型液晶顯示器 。 LCD 液晶顯示器是一種低功耗的顯示器件，它廣泛應用于工業(yè)控制 、消費電子及便攜式電子產(chǎn)品中。它不進省電， 而且 能夠顯示大量的 信息 ，如文字、曲線、圖形、動畫等， 其 功能比數(shù)碼管強大得多 【 5】 。 LCD1602 液晶顯示模塊 可同時顯示 16*2 即 32 個字符， 內(nèi)部含有的字符發(fā)生存儲器里面存儲了 160 個不同的點陣字符圖形，包括阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號和日文的片假名等，每個字符都有一個固定的代碼，比如大小寫英文字母的 A 的代碼是01000001B（ 41H），顯示模塊在顯示 A 時 就把地址 41H 中的點陣字符圖像顯示出來， 我們就能看到 屏幕顯示 字母 A 了 。 11 表 2 LCD 1602 引 腳功能 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 Data I/O 2 VDD 電源正極 10 D3 Data I/O 3 VL 液晶顯示偏壓信號 11 D4 Data I/O 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇端 12 D5 Data I/O 5 R/W 讀 /寫選擇端 13 D6 Data I/O 6 E 使能信號 14 D7 Data I/O 7 D0 Data I/O 15 BLA 背光源正極 8 D1 Data I/O 16 BLK 背光源負極 紅外遙 控電路 這里使用的是已編碼 完成 的紅外遙控器如圖 7 和對應的紅外 線 接收管如圖 8 所示。 圖 7 紅外遙控器 圖 8 紅外接收管 圖 9 紅外遙控系統(tǒng)框圖 如圖 9 為紅外遙控系統(tǒng)框圖。 遙控器的每個按鍵都已經(jīng)經(jīng)過編碼， 當發(fā)射器 撥鍵開關撥到 ON 檔時 ，即有遙控碼發(fā)出 （可以發(fā)送任意數(shù)字暫定為發(fā)送 0AAH（二進制： 10101010B） ，這種遙控碼具有以下特征：采用脈寬調(diào)制的串行碼， 剛開始發(fā)送 38K 碼 5ms 來判定發(fā)射碼開始標志， 以脈寬為 、間隔 、周期為 2ms 的組合表