定时开关控制器的制作

1、定时开关控制器的制作 魏军丞 图1、主板电路原理图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制作的主板

2、（双面）大小只有9570mm2，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）译码后通过Q1Q6放大，驱动相应的数码管。R17R24为限流电阻。

3、 图2、主板电路器件位置图由于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， P3.7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

4、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。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

5、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0.7

6、8S。 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

7、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

8、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

9、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

10、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 95.95.95 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

11、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J）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

12、在两面焊接后剪掉即可。 在印刷板制作良好，连线没有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“0

13、0.00.00”，输出继电器均不动作，此时可直接按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

14、单的修改即可（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个数码显示。这时仍然利用上

15、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:luckybirds。   ;* ;* 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 ;*

16、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 11101000B ;时十位选通

17、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

18、器0中断服务 * ORG 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<100（每次中断0.01S）,转出. MOV R3,#100;中断次数100次，重新下一个计数. MOV A,TS ;秒计数器加1 ADD A,#01H MOV TS,A SUBB A,#60 ;秒计数器>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

19、 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

20、 MOV SP,#50H ;初始化堆栈指针MOV TMOD,#11H;T0工作于16位定时器 MOV TT0,#100 ;中断次数，每次0.01s*100=1s MOV TH0,#0DCH;T0初值 MOV TL0,#00H MOV TS,#00H ;时间赋初值 MOV TM,#00H MOV TH,#00H CLR EX0 ;外部中断0失效 CLR EX1 ;外部中断1失效 CLR ES ;串行口中断失效 SETB ET0 ;开T0 SETB TR0 ;激活T0 SETB EA ;开总中断 MOV K5,#00H ;S5键状态赋0 mov r5,#14H ;预设值全部赋FFH,数码管显示95

21、.95.95 mov r1,#K1ON kk:mov r1,#OFF INC R1 DJNZ r5,kk MAIN1:MOV R6,#50H;循环显示80次，消除按键抖动 DISP:MOV KEYCODE,#00H MOV R1,#TS ;R1保存时间存储区的首地址 MOV A,K5 ;K5为S5的状态，在设定预设值时则为增量 ADD A,R1 MOV R1,A NOP NOP ACALL DISPLY ;调用显示子程序 DJNZ R6,DISP MOV A,K5 ;S5按下时不进行比较 JNZ PP2 NOP NOP ACALL COMP ;判断预设置是否与当前时间相等， PP2:MOV D

22、PTR,#KEY ;设置转移表增量 MOV A,KEYCODE ;读键盘值 JMP A+DPTR ;按键值跳到相应处理程序 KEY:SJMP MAIN1 SJMP KEY1 ;设置小时值 SJMP KEY2 ;设置分钟值 SJMP KEY3 ;设置秒钟值 SJMP KEY4 ;退出设置 SJMP KEY5 ;设定预设置 KEY1:MOV A,K5 ;如果S5按下，则TR0不停止计数 JNZ KEY12 ;在设定预设置值时时钟不停止 CLR TR0KEY12:MOV A,R1 CLR C INC A ;时计数器加1 MOV R1,A SUBB A,#24;24D JC KEY11 MOV R1,

23、#00H KEY11: SJMP MAIN1 NOP KEY2:MOV A,K5 ;如果S5按下，则TR0不停止计数 JNZ KEY22 CLR TR0KEY22:DEC R1 MOV A,R1 CLR C INC A ;分计数器加1 MOV R1,A SUBB A,#60 ;60D JC KEY21 MOV R1,#00H KEY21: SJMP MAIN1 NOP KEY3:MOV A,K5 ;如果S5按下，则TR0不停止计数 JNZ KEY32 CLR TR0;秒计数器加1 KEY32:DEC R1 DEC R1 MOV A,R1 CLR C INC A MOV R1,A SUBB A,

24、#60 ;60D JC KEY31 MOV R1,#00H KEY31: SJMP MAIN1NOP KEY4:MOV K5,#00H ;退出时将K5清0 MOV TH0,#0DCH ;退出校时状态 MOV TL0,#00H SETB TR0 SJMP MAIN1 KEY5: MOV A,K5 ;修改预设置 CLR C SUBB A,#12H ;判断S5按钮是否越过设定区,如果越过则将K5清0并退出设定 JZ KEY51 MOV A,K5 ADD A,#03H MOV K5,A AJMP KEY52 KEY51: MOV K5,#00H KEY52: LJMP MAIN1   ;*

25、键盘和显示子程序 * ORG 0200H ;显示子程序 DISPLY: MOV A,R1 ;秒计数器调入A MOV B,#0AH DIV AB ;秒计数值÷10（结果十位从A，个位存于B）SWAP A ORL A,#0FH ;显示秒的十位 MOV P1,A MOV A,P3 ;输出位选信号，以下相同 ANL A,#0FH ORL A,#DPS1 MOV P3,A NOP NOP ACALL DSPDEL ;延时 MOV C,P3.7 ;读S4按键状态 JC NP1 MOV KEYCODE,#08H;S4按下，键盘值8NP1:MOV P1,#0FFH;消隐 NOP NOP MOV A,

26、B ;显示秒的个位 SWAP A ORL A,#0FH MOV P1,A MOV A,P3 ANL A,#07H ORL A,#DPS0 MOV P3,A ACALL DSPDEL MOV C,P3.7 JC SS5 MOV KEYCODE,#0AH ;S5按下，键值=#0AH SS5:MOV P1,#0FFH ;消隐 NOP INC R1 MOV A,R1 ;调入分值 MOV B,#0AH DIV ABSWAP A ;显示分的十位 ORL A,#0FH MOV P1,A MOV A,P3 ANL A,#07H ORL A,#DPM1 MOV P3,A ACALL DSPDEL MOV C,P

27、3.7 ;检测S2是否按下 JC NP2 MOV KEYCODE,#04H;S2按下，键盘值4 NOP NP2:MOV P1,#0FFH;消隐 NOP NOP MOV A,B SWAP A ;显示分的个位 ORL A,#07H MOV P1,A MOV A,P3 ANL A,#07H ORL A,#DPM0 MOV P3,A ACALL DSPDEL MOV C,P3.7 ;判断S3是否按下 JC NP3 MOV KEYCODE,#06H;若S3按下，键盘值6 NOPNP3:MOV P1,#0F7H ;消隐 NOP INC R1 MOV A,R1 ;调入时值 MOV B,#0AHDIV ABS

28、WAP A ;显示时的十位 JNZ DISPLY1 MOV A,#0FFH DISPLY1: ORL A,#0FH MOV P1,A MOV A,P3 ANL A,#07H ORL A,#DPH1 MOV P3,A ACALL DSPDEL NOP MOV A,B SWAP A ;显示时的个位 ORL A,#07H MOV P1,A MOV A,P3 ANL A,#07H ORL A,#DPH0 MOV P3,A ACALL DSPDEL MOV C,P3.7 ;判断S1是否按下 JC NP4 MOV KEYCODE,#02H;S1按下，键盘值2 NOP NP4:MOV P1,#0F7H;消隐

29、 NOP RET     DSPDEL:MOV R7,#0FFH ;延时程序0.5ms DJNZ R7,$ RET ;* 比较设定值 *   COMP: NOP YY1_1:CLR C MOV R0,#K1ON NOP NOP ACALL COMP1 MOV A,CCB JZ YY1_2 ;CBB标志为0则转移('时间到'标志) MOV A,P3 ;取P3口原值 ORL A,#01H ;置位P1.0 MOV P3,A YY1_2:CLR C MOV R0,#K1OFF NOP NOP ACALL COMP1 MOV A,CCB JZ YY2_1 ;CBB标志为0则转移 MOV A,P3