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4 硬件设计
本设计的硬件电路包括单片机P89V512FN电路、键盘输入与数码显示输出、信号输入与输出口、三孔扁平插座，可控开关和稳压器等电路组成。具体主要有三个模块：单片机控制数码显示模块；插座串接继电器模块；AC/DC5V输出稳压模块（如下图4－1）。随着外加220V/50HZ的交流电加到插座的同时，AC/DC实现电压交直流的转换，把220V的交流电变为5V的直流电用于SRD电磁继电器的工作电压。可控开关装置中的电磁继电器[8]收到单片机高低脉冲电平的变化相应做出吸合或断开的指令控制，从而控制插座电源的通断。而单片机软件编程通过串口输入和USB接口主要实现键盘、LED显示等各模块的功能，采用C语言编程，来控制译码器译码以及数码管显示。本设计硬件部分电路图见下图4－2，最终完成的硬件实物图见附录2。
其中本系统的核心单片机MCU P89V512FN为40脚600MIL封装，是CMOS型飞利浦80C51系列单片机，带有2KB 闪存E2PROM型。该单片机除了少了两个并口外，能兼容MCS-51系列单片机的所有功能，且具备体积小、功能强、运行速度快等特点。该电路可通过单片机的P3．7口连接一个键盘电路来实现对参数的人工自由设定，同时可通过串口连接4位LED数码管，以分别显示小时、分钟和秒。系统定时启动是通过P3．0口完成的。程序开始时这三个口的输出状态都是低电平，P89V512FN通过程序查询P3．0口输出ON或OFF的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，从而完成对外部电路的控制。
220V输入 插座串接 继电器模块 220V AC/DC 稳压模块 P1.7控制信号 单片机控制 LED模块 5V输出供电 图4－1本设计的三大模块
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图4－2 定时部分硬件电路图
如上图4-2，上半部分是数码管显示电路；下半部分是由桥式整流二极管和LM7805组成的AC/DC稳压电路，将220V的交流电压整流，滤波后输出直流5V电压用于单片机的工作电压；中间部分是由四个按扭开关和单片机相应管脚（P1.4，P1.5，P3.6，P3.7）连接，分别对应LED时间显示模式控制(开关SW1)、操作控制（SW5）、执行加键（开关SW2），执行减键（开关SW3）。此外还有单片机外接热敏电阻，复位键（开关SW4）以及蜂鸣器可以用来实现温度测量和自动温度报警。
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4.1可控开关电路
图4－3 继电器结构图
继电器(relay)也是一种电门，但与一般开关不同，继电器并非以机械方式控制，而是一种以电磁力来控制切换方向的电门。当线圈通电后，会使中心的软铁核心产生磁性，将横向的摆臂吸下，而臂的右侧则迫使电门接点相接，使两接点形成通路。本设计中选用继电器型号为SRD-05VDC-SL-C，5接脚，如上图4－3。其中一边的两脚工作状态分别为衔铁动静触点闭合或断开（低压控制电路时)；额定工作电压，即继电器正常工作时线圈所需要的电压，本设计中选用的继电器的额定工作电压为5V直流电压。利用直流电流触发并控制延时，在延时过程中可不影响主电路而延时递增。
在本次设计过程中，将继电器与普通电源插座串接起来，三接点中间的那个脚脚4接电源插座的火线，另外两接脚中接脚3接单片机的控制信号引出脚，另一接脚5和控制信号引出脚连共地端。特别需要注意的是，在焊接继电器前要用万用电表测试其五个管脚以确保正确连接。当接脚3和接脚5之间加5V电压时，接脚4和接脚2导通，电源插座开关可正常工作；当接脚3和接脚5之间电压为0时，接脚4和接脚1导通，电源插座开关不工作，从插座正常工作到不工作的这段时间即为定时操作，可通过软件编程设置定时（闹铃）程序实现。
4.2电平转换电路
4.2.1 LM7805稳压电路
在不同的数字系统中，其电平标准是不同的。该系统中就包括了220V交流输入和5V的TTL电平标准，要实现两个标准的正常通信，必须进行电平转换。该系统采用使用简单的LM7805芯片。
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如图4－4所示电路为输出电压+5V、输出电流1.5A的稳压电源。它由电源变压器B，桥式整流电路D1～D4，滤波电容C1、C3，防止自激电容C2、C3和一只固定式三端稳压器7805极为简捷方便地搭成的。
图4－4 LM7805稳压电路
220V交流市电通过电源变压器变换成交流低压，再经过桥式整流电路D1～D4和滤波电容C1的整流和滤波，在固定式三端稳压器LM7805的Vin和GND两端形成一个并不十分稳定的直流电压(该电压常常会因为市电电压的波动或负载的变化等原因而发生变化)。此直流电压经过LM7805的稳压和C3的滤波便在稳压电源的输出端产生了精度高、稳定度好的直流输出电压。本稳压电源可作为TTL电路或单片机电路的电源。三端稳压器是一种标准化、系列化的通用线性稳压电源集成电路，以其体积小、成本低、性能好、工作可靠性高、使用简捷方便等特点，成为目前稳压电源中应用最为广泛的一种单片式集成稳压器件。注意问题：
1．7905的引脚定义，－5V输出电压上电容的方向（不过本设计只取＋5V即可）；
2．7905空载时测量输出在6V左右。加上负载，输出正常；
3．7805驱动电流可达1A。实际测量时运行时电流200～300mA，7805会发热，温度有50度左右，布线时该器件的摆放应考虑散热。 4.2.2RS232电平转换电路
由于本设计中的单片机电路要用到串口输入，而电脑串口RS232电平是-10V，+10V，P89V51单片机应用系统的信号电压是TTL电平0，+5 V，故需进行电平转换。
本设计采用MAX232EPE进行电平转换，该产品是由德州仪器公司（TI）推出的一款兼容RS232标准的芯片。该器件包含2驱动器、2接收器和一个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。该器件符合TIA/EIA-232-F标准，每一个接收器将TIA/EIA-232-F电平转换成5-V TTL/CMOS电平；每一个发送器将TTL/CMOS电平转
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换成TIA/EIA-232-F电平。该芯片单5V电源工作，特点是低电源电流，典型值是8mA。如下图4－4，为MAX232双串口的连接图，可以分别接单片机的串行通信口或者实验板的其它串行通信接口。
图4－5 RS232双串口连接图
4.3单片机系统电路
4.3.1单片机P89V51简介
单片微型计算机作为微型计算机的一个分支，于今它已成为今天工业控制领域、通讯设备、信息处理以及日常生活中最广泛使用的计算机。应用方面，本设计中涉及的电子定时器也可用一般数字电路搭建而成，一台四位数的定时器要用十多片数字电路组成,电路结构复杂、体积庞大，而且功能有一定的局限性。但如用单片机制作定时器功能选择。
本设计中的单片机芯片P89V51RD2FN是由飞利浦公司生产的，属于80C51系列单片机的一类。它为40管脚，工作电压为5V，片内有振荡器和时钟电路,时钟电路的频率范围从0兆赫至40兆赫，4 个8位并行I / O口，3个16位定时器/计数器，8个中断源与四个优先级，1个全双工串行口（SIO/UART），内置1个布尔处理器和1个布尔累加器（Cy），内含64KB的单晶片Flash的ISP（在线可编程系统）和IAP（在应用编程），可应用于设计可编程看门狗定时器。芯片管脚图见下图4－6，具体的各管脚功能介绍见附录1。
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，外围电路简单，用其灵活的编程，使定时器可有更多的
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