【正文】 定 通過(guò)上述方案的比較， 用單片機(jī)進(jìn)行定時(shí)插座的設(shè)計(jì)比數(shù)字電路更加準(zhǔn)確靈活，功能更加強(qiáng)大，成本相對(duì)更低，硬件復(fù)雜性也更小，所以，綜合各方面因素，本設(shè)計(jì)采用方案一。 總體的硬件電路框圖如圖 所示： 圖 硬件電路框圖 主控制器 及最小系統(tǒng) STC89C52 是宏晶公司生產(chǎn)的 40 引腳 雙列直插芯片， 單片機(jī)片內(nèi)集成 512字節(jié)程序運(yùn)行空間、 8K字節(jié) Flash 存儲(chǔ)空間 支持最大 64K 外部存儲(chǔ)擴(kuò)展。片內(nèi)資源有 4組 I/O 控制端口、 3個(gè)定時(shí)器、 8個(gè)中斷、軟件設(shè)置低能耗模式、看門狗和斷電保護(hù)。 具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，即體積小、重量輕、單一電源、低功耗、功能強(qiáng)、價(jià)格低廉、運(yùn)算速度快、抗干擾能力STC89C52 7805穩(wěn)壓電源模 塊 DS1302計(jì)時(shí)模 塊 按鍵模塊 繼電器模塊 DS18b20模塊 LCD顯示模 塊 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 7 頁(yè) 共 29 頁(yè) 強(qiáng)、可靠性高等，所以特別適用于實(shí)時(shí)測(cè)控系統(tǒng)，應(yīng)用領(lǐng)域很廣，已成為傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)改造，各類產(chǎn)品跟新?lián)Q代，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 智能化的理想模型。 字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM； 64字節(jié)； 多個(gè)特殊功能寄存器； 線并行 I/O 口； I/O 口； 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)時(shí)器； 圖 DIP40封裝 STC89C52引腳圖 P0 口 ： P0 口是一個(gè) 8位漏極開(kāi)路的雙向 I/O口。對(duì) P0端口寫(xiě)“ 1”時(shí) ， 引腳用作 高阻抗輸入。在這種模式下 ， P0不具有內(nèi)部上拉電阻。 P1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。作為輸入 使用時(shí) ， 被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因 ， 將輸出電流 。 P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。作為輸入 口使用時(shí) ， 被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因 ， 將輸出電流。 P3 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4個(gè) TTL 邏輯電平。作為輸入 使用時(shí) ， 被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因 ，將輸出電流。當(dāng)振蕩器工作時(shí) ， RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。 復(fù)位電路通常分為兩種：上電復(fù)位（圖 ）和手動(dòng)復(fù)位（圖 ）。設(shè)計(jì)中的繼電器是比較耗電的器件，而且如果電量不足會(huì)使得繼電器無(wú)法工作，因?yàn)橥ㄟ^(guò) 78L05 穩(wěn)壓芯片把 9V 電源穩(wěn)壓輸出5V給單片機(jī)供電。 它具有一系列固定的電壓輸出，應(yīng)用非常廣泛。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。 如圖 ， 78L05 具有以下特點(diǎn) ： a. 最大輸出電流為 ； 5V； ； ； ； 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 10 頁(yè) 共 29 頁(yè) 1腳：輸入 2腳：接 地 3腳：輸出 圖 78L05 具體的 5V 電源電路如下圖 ： T1TransD1Bridge2200uFC2100uFC4C3C5D2S1SWSPST220R1IN12OUT3GNDU2 LM7805~220V5V 圖 電源電路 時(shí)鐘電路 系統(tǒng)采用 DS1302 作為計(jì)時(shí)器，從而實(shí)現(xiàn)定時(shí)插座能在 24 小時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)任意時(shí)間的可變定時(shí)和一小時(shí)內(nèi)的固定模式定時(shí)。 DS1302 是高性能時(shí)鐘芯片，具有以下特性： 實(shí)時(shí)時(shí)鐘，可對(duì)秒、分、時(shí)、日、周、月、以及帶閏年補(bǔ)償?shù)哪赀M(jìn)行計(jì)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(shí)耗電小于 300nA； 用于時(shí)鐘或數(shù)據(jù)讀 /寫(xiě)的單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳送； 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 11 頁(yè) 共 29 頁(yè) 8引腳 DIP 或可選的用于表面的 8引腳 SOIC 封裝 ； 簡(jiǎn)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(chǔ)上增加的特點(diǎn)： —— 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(chǔ)器（ 7 字節(jié)）。 表 為 DS1302 各引腳的功能。 圖 ， 7引腳分別接在了單片機(jī)的 P0 P0 P07 口。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 12 頁(yè) 共 29 頁(yè) 表 DS1302引腳功能 引腳號(hào) 引腳名稱 功能 1 VCC2 主電源 3 X X2 振蕩器，外接 4 GND 電源地 5 RST 復(fù)位 6 I/O 數(shù)據(jù)輸入 /輸出（雙向） 7 SCLK 串行時(shí)鐘 8 VCC1 后備電源 圖 DS1302電路圖 顯示電路 本設(shè)計(jì)采用的是 LCD1602 字符型液晶顯示器。它不進(jìn)省電，而且能夠顯示大量的信息，如文字、曲線、圖形、動(dòng)畫(huà)等，其功能比數(shù)碼管強(qiáng)大得多。 表 為 LCD1602引腳定義 ： 表 LCD1602引腳定義 引腳號(hào) 引腳名 電平 輸入 /輸出 作用 1 Vss 電源地 2 Vcc 電源（ +5V） 3 Vee 對(duì)比調(diào)整電壓 4 RS 0/1 輸入 0=輸入指令 1=輸入數(shù)據(jù) 5 R/W 0/1 輸入 0=向 LCD寫(xiě)入指令或數(shù)據(jù) 1=從 LCD讀取信息 6 E 1,1→ 0 輸入 使能信號(hào)， 1時(shí)讀取信息， 1→ 0（下降沿）執(zhí)行命令 7 DB0 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line0(最低位 ) 8 DB1 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line1 9 DB2 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line2 10 DB3 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line3 11 DB4 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line4 12 DB5 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line5 13 DB6 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line6 14 DB7 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line7（最高位） 15 A +Vcc LCD背光電源正極 16 K 接地 LCD背光電源負(fù)極 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 14 頁(yè) 共 29 頁(yè) 控制模塊 本設(shè)計(jì)采用的是 型號(hào)為 SONGLE SRD05VDCSLC的 繼電器， 5V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(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一 種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。在本系統(tǒng)中，主要是用于控制插座的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，通過(guò)單片機(jī) I/O 輸出信號(hào)控制繼電器的工作已否從而達(dá)到控制插座開(kāi)關(guān)的目的。 DS1820 數(shù)字溫度計(jì)提供 9 位 (二進(jìn)制 )溫度讀數(shù)，指示器件的溫度。因?yàn)槊恳粋€(gè) DS1820 在出廠時(shí)已經(jīng)給定了唯一的序號(hào)，因此任意多個(gè) DS1820 可以存放在同一條單線總線上。 DSI820 的測(cè)量范圍從一 55℃到 +125℃ 增量值為 ℃ ，可在 1s(典型值 )內(nèi)把溫度變換成數(shù)字每一個(gè) DS1820包括一個(gè)唯一的 64 位長(zhǎng)的序號(hào)，該序號(hào)值存放在 DS1820 內(nèi)部的 ROM(只讀存貯器 )中。DS1820 中還有用于貯存測(cè)得的溫度值的兩個(gè) 8 位存貯器 FAM 編號(hào)為 0 號(hào)和 1號(hào)。 0號(hào)存貯器用于存放溫度值的補(bǔ)碼， LSB(最低位 )的“ 1表示 ℃ 。采取數(shù)據(jù) 總線供電方式可以節(jié)省一 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 15 頁(yè) 共 29 頁(yè) 根導(dǎo)線，但完成溫度測(cè)量的時(shí)間較長(zhǎng) ， 采取外部供電方式則多用一根導(dǎo)線，但測(cè)量速度較快 。 圖 DS18B20的引腳圖 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 16 頁(yè) 共 29 頁(yè) 本設(shè)計(jì)中用到的單片機(jī)是 STC89C52，為了使編寫(xiě)的程序更加簡(jiǎn)單明了，采用 C 語(yǔ)言進(jìn)行編程，用 Keil 軟件進(jìn)行編譯， STC— ISP軟件進(jìn)行下載。由于定時(shí)設(shè)置是通過(guò)獨(dú)立式按鍵進(jìn)行設(shè)置的，程序在按鍵掃描部分相對(duì)重要。 圖 ： 開(kāi) 始按 鍵 掃 描是 否 定 時(shí) ？執(zhí) 行 定 時(shí) 程 序Y是 否 到 達(dá) 定 時(shí) 時(shí) 間 或 溫 度執(zhí) 行 相 應(yīng) 開(kāi) 關(guān) 程 序 并 顯 示YNNN初 始 化 圖 主程序流程圖 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 17 頁(yè) 共 29 頁(yè) DS1302 計(jì)時(shí)程序的編寫(xiě) DS1302 串行時(shí)鐘芯片的主要組成部分：移位寄存器控制邏輯、振蕩器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘以及 RAM。數(shù)據(jù) 在 SCLK 的上升沿串行輸入。在開(kāi)始 8 個(gè)時(shí)鐘周期把命令字裝入移位寄存器之后，另外的時(shí)鐘在讀操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)，在寫(xiě)操作時(shí)輸入數(shù)據(jù)。 DS1302 總共有 12 個(gè)寄存器，其中的 7個(gè)寄存器分別與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為 BCD 碼形式。 表 為 寄存器地址和內(nèi)容 ： 表 寄存器地址和內(nèi)容 寫(xiě)寄存器 讀寄存器 Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 秒 80H 81H CH 10秒 秒 分 82H 83H 0 10分 分 小時(shí) 84H 85H 12/2 4 0 10 A/P 時(shí) 時(shí) 日 86H 87H 0 0 10日 日 月 88H 89H 0 0 0 10月 月 星期 8AH 8BH 0 0 0 0 0 星期 年 8CH 8DH 10年 年 控制 8EH 8FH WP 0 0 0 0 0 0 0 如 圖 為 DS1302 的命令字節(jié)，每一數(shù)據(jù)傳送由命令字節(jié)初始化。如果它是零，禁止寫(xiě) DS1302，位 6為邏輯 0 指定時(shí)鐘日歷數(shù)據(jù)；邏輯 1 指定 RAM 數(shù)據(jù)。最低 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 18 頁(yè) 共 29 頁(yè) 位 LSB 為邏輯 0指定進(jìn)行寫(xiě)操作；邏輯 1 指定進(jìn)行讀操作，命令字節(jié)總是從最低有效為 LSB 開(kāi)始輸入。 基本操作時(shí)序： 讀狀態(tài)：輸入： RS=L,RW=H,E=H 輸出： DO~D7=狀態(tài)字 寫(xiě)狀態(tài)：輸入： RS=L,RW=L,D0~D7=指令碼 ,E=高脈沖 輸出：無(wú) 讀數(shù)據(jù)：輸入： RS=H,RW=H,E=H 輸出： DO~D7=數(shù)據(jù) 寫(xiě)數(shù)據(jù)：輸入： RS=H,RW=L,D0~D7=數(shù)據(jù) ,E=高脈沖 輸出：無(wú) 1602 顯示流程圖如圖 ： 圖 1602顯示流程圖 開(kāi)始 初始化 讀狀態(tài) 數(shù)據(jù)顯示 寫(xiě)數(shù)據(jù) 讀數(shù)據(jù) 寫(xiě)命令 返回 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 20 頁(yè) 共 29 頁(yè) DS18B20 顯示電路程序編寫(xiě) DS18B20 是在一根 I/O 線上讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，因此，對(duì)讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時(shí)序要求。該協(xié)議定義了幾種信號(hào)的時(shí)序：初始化時(shí)序、 讀時(shí)序、寫(xiě)時(shí)序。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機(jī)主動(dòng)啟動(dòng)寫(xiě)時(shí)序開(kāi)始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫(xiě)命令后，主機(jī)