【正文】 部復位電路） (11)時鐘源：外部高精度晶體 /時鐘，內(nèi)部 R/C 振蕩器。通過兩 個方案的對比，方案 第 4 頁 一的實施辦法更符合要求。 方案二：使用矩陣鍵盤實現(xiàn)?？紤]到軟件的難度增加可換來更好的性價比，所以選用方案二。 方案二：時鐘通過單片機的內(nèi)部定時器來實現(xiàn)時鐘。根據(jù)在學校比較流行的學習單片機是 STC89C51 系列 ，而且STC89C51 單片機便宜，購買方便，下載方便，故單片機選用 STC89C51 單片機。 這次設(shè)計中不僅要顯示相應的時鐘、定時組別、目前運行的模式，而且還要顯示出相應的定時開始時間和結(jié)束時間，需要顯示的信息較多，所以采用方案二，用LCD 顯示結(jié)果。雖然功耗低，控制簡單，但卻只能顯示數(shù)字和 第 3 頁 一些簡單的字符，而且顯示信息少，需要較多位的數(shù) 碼管，占用了較多的單片機 I/O口，沒有較好的人機界面。 本次設(shè)計開關(guān)部分可以用繼電器也可以用光耦合器。耦合器（ optical coupler，英文縮寫為 OC）亦稱光電隔離器，簡稱光耦。固態(tài)繼電器 (SSR)與機電繼電器相比，是一種沒 有機械運動，不含運動零件的繼電器，但它具有與機電繼電器本質(zhì)上相同的功能。 開關(guān)的選擇 現(xiàn)代自動控制設(shè)備中，都存在一個電子電路 —— 電氣電路的互相連接的問題，一方面要是電子電路的控制信號能夠控制電氣電路的執(zhí)行元件（電動機、電燈、熱水器等），另一方面又要為電子線路的電器電路提供良好的電隔離，以保護電子電路和人身的安全。 方案 2 采用一種以 STC89C51 為核心的單片機控制方案 。用以 74LS161 計數(shù)器構(gòu)成的定時器電路做為智能插座的核心控制，用撥碼開關(guān)做為用戶設(shè)置按鍵，其中包括了定時時間設(shè)定，系統(tǒng)時間初始化設(shè)定，開始停止控制時間的設(shè)定。 （ 3）設(shè)置現(xiàn)實時間：由于各種外界因素會導致系統(tǒng)現(xiàn)實時間與實際現(xiàn)實時間相異，系統(tǒng)支持修改系統(tǒng)現(xiàn)實時間。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能 系統(tǒng)總體設(shè)計主要實現(xiàn)以下功能： （ 1）人機交互界面：通過 1602 液晶顯示屏，與獨立按鍵建立起一套完善的人機交互界面?？梢杂糜谠O(shè)置定時的參數(shù)。用戶通過人機交 互界面，查找到設(shè)定時間界面，設(shè)置系統(tǒng)現(xiàn)實時間。通過 555 定時電路為計數(shù)器提供時鐘，通過級聯(lián) 74LS161 做為倒計時電路，通過與輸出時間比較控制觸發(fā)器從而控制電路的開關(guān) 。 選用單片機 AT89S51 作為本設(shè)計的核心元件，利用單片機靈活的編程設(shè)計和豐富的 IO 端口，及其控制的準確性，實現(xiàn) 基本的定時控制功能 。電子繼電器和光耦合器便能起到這一橋梁的作用。 SSR 是一種全部由固態(tài)電子元件組成的無觸點開關(guān)元件，他利用電子元器件的點，磁和光特性來完成輸入與輸出的可靠隔離，利用大功率三極管，功率場效應管，單項可控硅和雙向可控硅等器件的開關(guān)特性，來達到無觸點，無火花地接通和斷開被控電路。光耦合器以光為媒介傳輸電信號。考慮到本設(shè)計繼電器足以滿足設(shè)計要求，而且繼電器比光耦合器便宜，故選用繼電器。 方案二：采用 LCD 液晶顯示，可以顯示所有字符及自定義字符，并能同時顯示多組數(shù)據(jù)、漢字，字符清晰。 時鐘的實現(xiàn)及單片機的選擇 時鐘的實現(xiàn)可已通過使用時鐘芯片或者單片機的定時器實現(xiàn)。 方案一：時鐘通過使用時鐘芯片來實現(xiàn)，控制部分通過使用單片機來實現(xiàn)。單片機的內(nèi)部定時器可實現(xiàn)較為精確的時鐘走時，定時 50 毫秒的誤差率極小，可達到定時開關(guān)插座的使用要求。 按鍵控制部分的實現(xiàn) 時鐘時間和定時時間的設(shè)置功能可以通過按鍵來實現(xiàn)。矩陣鍵盤可以用較少的 I/O 口實現(xiàn)多個按鍵功能，能節(jié)省更多的 I/O 口，利于系統(tǒng)擴展功能。 第 5 頁 第三章 主要元器件原理及其應用 本章主要討論了各模塊元器件的選擇以及元器件的工作原理。用戶在下載用戶程序時，可選擇是使用內(nèi)部 R/C 振蕩器還是外部晶體 /時鐘。 圖 STC89C51 管腳圖 P0 口： P0 口是一個 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。在這種模式下， P0 具有內(nèi)部上拉電阻。對 P1 端口寫 “1”時，內(nèi)部上拉 電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。 引腳號第二功能 第 7 頁 T2（定時器 /計數(shù)器 T2 的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出 T2EX（定時器 /計數(shù)器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號和方向控制） MOSI（在線系統(tǒng)編程用） MISO（在線系統(tǒng)編程用） SCK（在線系統(tǒng)編程用） P2 口： P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4個 TTL 邏輯電平。在這種應用中， P2 口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。對 P3 端口寫 “1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。 端口引腳第二功能 RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) INTO(外中斷 0) INT1(外中斷 1) TO(定時 /計數(shù)器 0) T1(定時 /計數(shù)器 1) WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ) RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 ) 此外， P3 口還接收一些用于 FLASH 閃存編程和程序校驗的控制信號。一般情況下， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復位時內(nèi)部會鎖存 EA 端狀態(tài)。（ 16 列 2 行） 。 表 1602 液晶管腳說明 引腳 符號 功能說明 1 VSS 一般接地 2 VDD 接電源（ +5V） 3 V0 液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度）。 7 DB0 低 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0 位（最低位） 8 DB1 低 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 1 位 9 DB2 低 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 2 位 10 DB3 低 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 3 位 11 DB4 高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 4 位 12 DB5 高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 5 位 13 DB6 高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 6 位 14 DB7 高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 7 位（最高位）（也是 busy flag） 15 BLA 背光電源正極 16 BLK 背光 電源負極 繼電器介紹 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(guān) ”。我們把繼電器的這種特性叫做繼電特性，也叫繼電器的輸入 輸出特性。只要在線圈兩端加上一 第 10 頁 定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應，銜鐵就會在 電磁力 吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（ 常開觸點 ）吸合。 （ 2）熱敏干簧繼電器的工作原理和特性 熱敏干簧繼電器是一種利用熱敏 磁性材料 檢測和控制溫度的新型熱敏開關(guān)。 （ 3）固態(tài)繼電器（ SSR）的工作原理和特性 固態(tài)繼電器 是一種兩個接線端為輸入端， 另外 兩個接線端為輸出端的四端器件，中間采用隔離器件實現(xiàn)輸入輸出的電隔離。 （ 4）磁簧繼電器 磁簧繼電器是以線圈產(chǎn)生 磁場 將磁簧管 發(fā)生動作的 繼電器，為一種線圈傳感裝置。 永久磁鐵、干簧管固定在一個不導磁也不帶有磁性的支架上。磁簧繼電器結(jié)構(gòu)堅固，觸點為密封狀態(tài)，耐用性高，可以作為機械設(shè)備的位置限制開關(guān)，也可以用以探測鐵制門、窗等是否在指定位置。主要應用于量測設(shè)備、通信設(shè)備、保全設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備等。在正常使用時，給定的電流必須略大于吸合電流，這樣繼電器才能穩(wěn)定地工作。這時的電流遠遠小于吸合電流。選用繼電器時，一般控制電路的電源電壓可作為選用的依據(jù)。最后考慮尺寸是否合適。 通過上面的性能了解和比較，及考慮的器件的性價比，本設(shè)計選擇電磁繼電器。 7805 三端穩(wěn)壓集成芯片有很多種型號，但是標稱最大輸出電流均為 ，在實際應用中，該最大輸出電流往往取決于兩個方面：（ 1）足夠大的散熱面積；（ 2）在設(shè)計中，必須保證 7805 的輸入電壓 Vi 和輸出電壓 Vo 的壓差大于 ，即 Vi Vo=，否則會失去穩(wěn)壓能力。發(fā)光二級 DS11 是指示電源是否有電壓輸出。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，使它基本上不會損壞。當穩(wěn)壓管溫度過高時，穩(wěn)壓性能將變差，甚至損壞。 第 13 頁 圖 7805 穩(wěn)壓管管腳說明 電源電路如圖 所示。時鐘電路圖如圖 所示 。商店復位工作原理：上電時對電容充電，使復位管腳電平拉高單片機復位，沖完后電容隔斷電源于復位管腳由下拉電阻拉至第電平單片機正常工作。當程序和電路都要回到最初的狀態(tài)時使用此 第 15 頁 電路。它將通用 CPU 和在線可編程 Flash 集成在一個芯片上，形成了功能強大、使用靈活和具有較高性能價格比的微控制器。這是典型的繼電器驅(qū)動電路。所以就要有一個環(huán)節(jié)來銜接，這個環(huán)節(jié)就是所謂的“功率驅(qū)動”。 口給出高電平時，三極管處于導通狀態(tài)，并起放大作用，這樣，繼電器就能得到足夠的驅(qū)動電流來正常工作。繼電器驅(qū)動電路如圖 所示。獨立鍵盤電路如圖 所示。 第 18 頁 圖 插座電源控制電路 報警電路 本設(shè)計報警電路由單片機 I/O 口經(jīng)三極管控制蜂鳴器進行報警。 Keil C51 是 美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機 C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。它不僅具有其它EDA 工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、 PCB 設(shè)計軟件和虛擬模型 仿真軟件三合一的設(shè)計平臺，其處理器模型支持 8051 、 HC11 、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3 AVR、 ARM、 8086 和 MSP430 等， 2020 年即將增加 Cortex和 DSP 系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在這個過程中，單片機首先進行初始化，包括設(shè)置單片機各個端口的方向，各個變量的初始化，液晶顯示初始化、繼電器斷開以及單片機振蕩頻率的校準等。 TR0=1。 //開電源 lcd_init()。 disp_time(6,1,shi,fen,miao)。 if(fen==60) { fen=0。 lcd_cmd(0x01)。 while(1) { while(k2==0) { delay(10)。 } } while(k3==0) { delay(10)。 } } if(k4==0) { EA=1。 disp_time(6,1,shi,fen,miao)。 //顯示：開始時間 disp_time(6,0,a,b,c)。 lcd_cmd(0x01)。 } while(k3==0) //設(shè)置鬧鈴時間 { delay(10)。 disp_time(6,1,a,b,c)。 disp_time(6,1,a,b,c)。 disp_time(6,1,a,b,c)。 disp_time(6,1,shi,fen,miao)。 //顯示：開始時間 disp_time(6,0,a,b,c)。 while(k4==1) { while(k1==0) { delay(10)。 } } while(k2==0) { delay(10)。 } } while(k3==0) { delay(10)。 if(c==24) c=0。 power=0。 break。 nao()。 //清屏 第 26 頁 disp_later(0,0,1SET 2AL 3SAL,16)。 } } } } } 時鐘程序設(shè)計 單片機 AT89S52 內(nèi)的定時器 0 和定時器 1 能準確定時一段時間。 開 始定 時 器 初 始 化秒 加 一是 否 進 中 斷 2 0 次 ？時 分 秒 滿 值 判 斷結(jié) 束 圖 定時中斷程序流程圖 void timer0() interrupt 1 { TH0=(6553640000)/256。 miao++。 fen++。 } } } } } 人機界面程序設(shè)計 人機界面（ Human Machine Int