南邮单片机试验——小型定时开关控制系统设计

目录摘要----------------------------------------------------------------- I关键词--------------------------------------------------------------- I Abstract ------------------------------------------------------------- I Key words ------------------------------------------------------------ I 1 引言--------------------------------------------------------------- 1 1.1研究背景与应用------------------------------------------------- 11.2主要研究内容--------------------------------------------------- 22 系统基本方案的选择与论证-------------------------------------------3 2.1本设计方案思路------------------------------------------------- 3 2.2可控开关设计的选择---------------------------------------------4 2.3时钟信号的实现------------------------------------------------- 52.4译码方案的选择------------------------------------------------- 73 硬件设计---------------------------------------------------------- 10 3.1可控开关电路-------------------------------------------------- 113.2电平转换电路-------------------------------------------------- 12 3.2.1 LM7805稳压电路------------------------------------------- 12 3.2.2 RS232电平转换电路---------------------------------------- 13 3.3单片机系统电路------------------------------------------------ 13 3.3.1单片机P89V51简介----------------------------------------- 13 3.3.2 P89V51RD2的时钟电路-------------------------------------- 153.4显示电路------------------------------------------------------ 164 软件设计---------------------------------------------------------- 17 4.1总体方案------------------------------------------------------ 17 4.2主程序流图---------------------------------------------------- 174.3中断模块说明-------------------------------------------------- 195 制作与调试-------------------------------------------------------- 19 5.1硬件电路的布线与焊接------------------------------------------ 19 5.1.1总体特点-------------------------------------------------- 19 5.1.2 电路划分与PCB的制作-------------------------------------- 19 5.1.3 焊接------------------------------------------------------ 20 5.2调试---------------------------------------------------------- 215.3改进与扩展---------------------------------------------------- 216 结论-------------------------------------------------------------- 21 参考文献------------------------------------------------------------ 22致谢---------------------------------------------------------------- 24 附录---------------------------------------------------------------- 24基于单片机的定时开关控制器的设计与实现摘要随着时代的进步，电子行业的发展，定时器的应用也越来越广泛。

SCM Technology •单片机技术Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 235【关键词】STC89C52RC 数码管 定时器 继电器智能家居是通过网络技术和硬件服务协同合作，将电子产品接入互联网，实现个性化的自定义操作。

智能设备是常见设备安装了更复杂的计算机处理系统，以实现提供更多功能。

有线宽带、DSL 、蓝牙和无线技术提供了一种接入方法使家庭联网，并使设备能够相互通信以及接入互联网，这些技术为智能家居的运营奠定了基础。

对于家电而言，可以通过智能供电达到一定的智能管理。

例如，家庭的空调若可以独立来设置开启和关闭的时间，便可大幅减少用电量、节约电能。

智能电源定时开关不仅可以广泛应用于家用电器、仪器仪表、航空航天、医用设备、专用设备的智能化管理以及过程控制等多个领域。

此外，还为各个领域的发展做出了贡献，其不仅体积小、重量轻，且电源效率较高，效率甚至可达90%以上。

智能电源定时开关的高效率不仅节省了大量材料且还节省了电能，给人们的生活带来了便利。

因此，高效率的定时开关电源成为了各种设备可靠工作的重要保障。

1 系统分析与框架设计1.1 研究目标智能定时电源开关是智能家居控制系统的基础组成部分，同时也是高效能源利用网络基于单片机的简易智能定时电源开关文/刘艳竹的组成部分之一。

在家庭设备的自动监控、控制和数据采集上，通过对电路系统中部分组件供电电源进行智能开合控制，是对家庭设备实现智能控制的一种简易部署方式。

（1）监控家用电器，按照预先设定的程序要求对家用电器进行监控，减少家庭安全隐患。

（2）照明设备、取暖设备、制冷设备的个性化控制，让户主进屋之后减少等待时间。

（3）起居室幕帘的自动控制，伴随着主人以及当地日照的信息，智能打开/关闭幕帘。

可以发现，针对智能家居的定时管理，智能供电是其中较为基础的模块与实现方法。

因此，本文围绕此设计简易的定时电源开关系统。

精选文档无线遥控定时开关插座设计Design of Timing Switch Socket usingWireless Remote Control Technology学 院：信息科学与工程学院专 业 班 级：测控技术与仪器1204班学 号：学 生 姓 名：指 导 教 师：）2016 年 06月毕业设计(论文)指导教师审阅意见题目：无线遥控定时开关插座设计毕业设计(论文)评阅教师审阅意见题目：无线遥控定时开关插座设计毕业设计（论文）成绩评定专业毕业设计（论文）第答辩委员会于年月日审阅了班级同学的毕业设计（论文），听取了该生的报告，并进行了答辩。

毕业设计（论文）题目：毕业设计（论文）答辩委员会意见：经答辩委员会无记名投票表决，通过同学本科毕业设计（论文）答辩。

根据学校相关规定，经答辩委员会认定，该生的毕业设计（论文）成绩为。

专业毕业设计（论文）答辩委员会主任委员（签字）年月日摘要随着家用电器的越来越普及和人们生活节奏的加快，人们对电器的依赖性进一步提高，对电器的定时需求也进一步增大。

定时开关插座可用于电饭煲、饮水机、电视机、电脑、电动车电池的充电、定时开关电热毯等需要定时供电的场合。

定时开关插座的使用能够做到节能、安全、方便等。

本文设计了一种基于STC89C52单片机的定时开关插座设计方案。

设计一款以STC89C52单片机、DS1302、LCD1602液晶显示、38kHz红外遥控发射接收器为主体，可以工作在预设时间段的远程定时开关。

本设计可以利用红外线对开关进行远程控制，总的系统分为红外遥控发射端和接收端，中间涉及到进行红外的编码与解码，矩阵键盘，电源电路，液晶屏显示的设计。

发射端和接收端都是采用STC89C52单片机作为核心芯片。

程序采用C语言编写，具有更好的移植性和可读性，便于修改和增减功能。

该遥控定时开关可以通过红外按键设置一天内5组任意开关定时时间段。

该系统的时间正确可靠，可扩展性强，既能达到远程智能控制的目的，又在很大程度上降低能源的消耗。

南京工业大学电气工程与控制科学学院课程名称：电子系统设计姓名：XXX学号：XX号班级：自XXXX任课教师：XXX基于STC89C51的数字定时器主要负责部分：一．功能概述：11定时时间的设置范围为1~99min，开机上电后的隐含值为10min。

22实用0.5in红色LED数码管显示时间。

33定时时间可以用按键或其他方式输入。

44定时器控制一个交流220v、1A的用电设备，上电时不允许用电设备瞬时通电。

55定时时间设定后，启动计时，用电设备通电，同时显示器逐分倒计时。

期间，分个位数码管的小数点每2秒闪亮一次。

66计时到0分时，切断用电设备电源。

77计时误差：100min<士10s。

88由用电设备提供+5v电源。

9.低价位。

二．整体方案调研在中文科技期刊数据库（VIP）、中国期刊全文数据库上，利用“数字定时器”词条，在VIP 上“模糊”搜索，共查到3篇相关文章：《一种基于CPLD的多功能数字定时器》、《RFC中分频器/数字定时器的设计》和《用AT89C2051单片机组成的数字定时器》。

前两篇均以CPLD为核心器件构成数字定时器。

第一篇为多功能电路能基本满足课题要求，但缺强电接口。

第二篇为射频控制应用，与课题要求不符。

第三篇最符合课题要求，但还有进一步优化的必要，例如减少按键数、去除LED驱动等。

三．整体方案论证根据设计题目的功能要求，采用自顶向下的拼凑法可以构成如图所示的方框图。

电路的核心应该是一个100进位的可预置数的减法计数器，工作时逐分倒计时。

起始时间由预置数输入之装置加载到计数器。

当前时间由译码驱动电路驱动两位笔段型LED数码管显示。

分减法计数器的分信号由秒/分信号发生器经过启/停控制电路获得。

秒/分信号发生器必须采用石英晶体振荡器用分频的办法分别产生秒和分时钟信号以保证走时精度，前者在计时开始后，使分个位LED数码管的小数点闪亮。

后者在计时启动后，一方面通过驱动电路使继电器动作，用电设备通电，一方面使分信号到计数器。

定时开关控制器设计设计一个定时开关控制器，主要功能是在指定时间段对电器设备进行开关控制。

下面是一个基于微控制器的设计示例：1.系统概述定时开关控制器主要由具有实时时钟（RTC），电源控制电路，开关电路和控制程序组成。

RTC用于保持系统时间和日期。

电源控制电路用于稳定和保护供电电源。

开关电路用于与外部设备连接，例如灯、电视机等。

控制程序负责处理用户输入和执行开关控制逻辑。

2.硬件设计2.1微控制器选择选择一款带有RTC功能的微控制器，例如ATmega328P。

该微控制器具有较低成本、低功耗和丰富的外设，适合本应用场景。

2.2时钟电路时钟电路由晶体和电容构成，用于为微控制器提供时钟脉冲。

选择合适的晶体和电容值以确保精确的时间计数。

2.3电源电路电源电路由稳压电路和电源适配器构成，用于稳定和保护系统供电。

稳压电路可以使用LM7805线性稳压芯片。

电源适配器需要提供所需的电压和电流。

2.4开关电路开关电路由继电器和相关电路构成，用于与外部设备连接。

选择适当的继电器以匹配所需的电流和电压。

使用继电器驱动电路来控制继电器的开关。

3.软件设计3.1主程序框架主程序循环执行以下步骤：a)读取系统时间和日期。

b)比较系统时间和预设时间，决定是否开关设备。

c)更新系统时间。

d)等待片刻。

3.2用户界面用户可以通过按钮和显示屏与控制器进行交互。

按钮用于设置和修改预设时间。

显示屏用于显示当前时间和日期以及操作状态。

3.3开关控制逻辑开关控制逻辑由用户设置的预设时间决定。

用户可以设置多个时间段和相应的开关状态。

根据当前时间和这些预设时间段的比较，控制程序将决定是否开关设备。

4.性能和功能4.1定时精度通过使用RTC芯片和晶体时钟电路，可以实现相对较高的定时精度。

4.2节能功能可以设置设备在特定时间段保持关闭状态，从而节省能源。

4.3多种模式选择可以设置不同的模式，如自动模式、手动模式和节能模式等。

5.总结本文设计了一个定时开关控制器，利用微控制器和RTC芯片实现了对电器设备的定时开关控制。

目录第1章绪论 (1)1.1单片机发展背景及意义 (1)1.1单片机国内外研究概况 (2)1.2本论文主要研究内容 (4)第2章51单片机基本原理 (6)2.1MCS-51单片机的组成原理 (7)2.2MCS-51单片机的引脚功能 (7)2.3中断 (11)2.4定时器与计数器 (15)2.5本章小结 (13)第3章系统总体设计方案 (13)3.1采用STC89C52为核心的单片机控制方案 (13)3.2方案图 (13)3.3数码管 (18)3.4硬件电路设计 (15)3.5数码管显示电路 (17)3.6设定时间电路设计 (17)3.7继电器控制电源电路 (18)3.8本章小结 (25)第4章软件设计 (26)4.1定时控制软件总体设计 (25)4.2键盘输入程序设计 (25)4.3显示子程序设计 (25)4.4中断程序设计 (25)第5章系统调试分析 (30)5.1系统调试 (30)5.2系统调试结果 (30)5.3本章小结 (30)结论 (32)参考文献 (33)致谢 (34)附录1 软件设计程序 (35)附录2 设计原理图 (40)附录3 系统设计PCB图 (41)第1章绪论1.1单片机发展背景及意义1、单片机与单片机系统1.2 单片机国内外研究概况(1)、单片机的产生(2)、单片机的发展第一阶段（1971～1974年）1第二阶段（1974～1978年）：初级单片机阶段第三阶段（1978～1983年）：高性能单片机阶段第四阶段（1983年～）：8位单片机巩固发展及16位单片机推出阶段单片机应用领域1、在智能仪器仪表的应用2、在家用电器中的应用当3、在工业控制中的应用4、在计算机网络和通信领域中的应用5、单片机在医用设备、军用领域中的应用6、单片机在汽车设备领域中的应用单片机的生产厂家和机型1.2论文主要研究内容定时控制电源开关的主要过程是数码管显示时间倒计时，通过键盘可以修改定时时间，在倒计时时间到时，继电器闭合，连接继电器的LED 亮，蜂鸣器响。

基于单片机的简易定时开关插座的设计与制作陆仁超【期刊名称】《大众科技》【年(卷),期】2015(000)003【摘要】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.%使用AT89S52单片机设计并制作一个简易型定时开关插座。

电路由电源电路、单片机最小系统、数码显示和按键操作电路、继电器强电控制电路四个模块组成，并使用软件和硬件进行测试。

本产品能实现24小时内的时间定时，并自动断电，对一些不能长时间通电的电路能够起到保护作用，也可以作为定时控制器使用。

【总页数】2页(P45-46)【作者】陆仁超【作者单位】广西物资学校，广西南宁 530001【正文语种】中文【中图分类】TM13【相关文献】1.基于单片机的定时开关插座的设计与制作 [J], 张红燕;何膳君2.用89C51单片机制作的简易定时器 [J], 何海滨3.基于翻转课堂的单片机技术实训教学设计——以简易数字式电压表设计与制作工作任务为例 [J], 贾冕茜;李中望;邓滨4.基于单片机的定时插座设计与制作 [J], 徐尚辉5.基于单片机的具有定时功能的快速烘鞋器设计与制作 [J], 代云龙;赵淑平;付渊因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于单片机的定时开关设计单片机是一种集成电路，具有许多功能，如计算、控制和通信。

定时开关是一种常见的应用，可用于控制家居设备、灯光和其他电子设备。

在本文中，将介绍基于单片机的定时开关的设计。

设计一个基于单片机的定时开关需要以下步骤：1. 硬件设计：选择合适的单片机，如PIC系列或Arduino。

确定开关的电源和电路连接方式。

为开关添加必要的保护电路，如过压保护和过流保护。

为了实现定时功能，还要设计一个时钟电路。

2.软件设计：编写单片机的程序代码。

首先，初始化单片机和相关外设。

然后，设置定时器和计数器，以实现定时功能。

通过编程，指定开关打开或关闭的时间和持续时间。

最后，通过单片机的IO口控制开关的打开和关闭。

3.测试和调试：将设计好的硬件连接并上电。

通过测试和调试程序，确保开关按照预期工作。

进行适当的调整和优化，以满足需求。

在设计定时开关时，还可以考虑以下几点：1.配置选项：提供用户界面或编程接口，以便用户可以灵活地配置开关的定时参数。

例如，可以通过按钮设置开关时间和持续时间，或者通过串口通信设置。

2.外部输入/输出：除了通过单片机的IO口控制开关，还可以提供额外的外部输入/输出接口。

例如，可以使用红外遥控器或无线通信模块控制开关的打开和关闭。

3.多个定时设置：支持多个定时设置，使得用户可以根据需要设置不同的时间段和持续时间。

例如，用户可以设置在白天和夜晚不同时间段需要打开或关闭的开关。

4.节能功能：通过智能控制和触发器，实现节能功能。

例如，可以通过传感器检测到有人在房间内时才开启灯光，从而减少能源消耗。

综上所述，基于单片机的定时开关设计是一项有挑战性、有创造性和有实际应用价值的任务。

通过合理设计硬件和软件，可以实现一个高效、可靠和灵活的定时开关系统。