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只是非常少的一个部分。而处理器在处理完后可以有更多的时间来执行其他的任务。
这就是锁存器在LED和数码管显示方面的作用:节省了宝贵的MCU(微控制单元)时间。
图2.3 数码管显示电路
2.2.3继电器控制电路
本设计采用PNP数码管驱动继电器控制外接含电源电路,这是典型的继电器驱动电路。单片机是一个弱电器件,一般情况下它们大多工作在5V甚至更低。驱动电流在mA级以下。而要把它用于一些大功率场合,比如继电器驱动,显然是不行的。所以就要有一个环节来衔接,这个环节就是所谓的“功率驱动”。继电器驱动就是一个典型的、简单的功率驱动环节。图中三极管8550有两个作用:一个是起放大作用,一个是起开关作用(严格来讲开关作用是放大作用的极限情况)。基极处连接的是单片机的P3.2口。P3.2口给出高电平时,三极管处于导通状态,并起放大作用,这样,继电器
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就能得到足够的驱动电流来正常工作。当P3.2口给出低电平时,三极管不工作,继电器因没电流通过而不工作。灯泡用于指示继电器是处于导通状态(灯亮)还是处于断开状态(灯灭)。电路图如图2.4所示:
图2.4 继电器控制电源电路
具体说明:继电器通过PNP三极管驱动; 三极管的基极接STC89C52RC单片机的P3.2口来控制;继电器控制的电路须有电源,接一个灯泡来显示控制结果。 (1)继电器采用松乐SRD-05VDC-SL-A,具体参数如下: 触点形式:1C(SPDT)
触点负载: 3A 220V AC/30V DC
阻 抗: ≤100mΩ 额定电流: 3A 电气寿命:≥10万次 机械寿命:≥1000万次 阻值(士10%): 120Ω 线圈功耗:0.2W 额定电压:DC 5V
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吸合电压:DC 3.75V 释放电压:DC 0.5V 工作温度:-25℃~+70℃ 绝缘电阻:≥100MΩ
线圈与触点间耐压:4000VAC/1分钟 触点与触点间耐压:750VAC/1分钟
从上面的继电器线圈参数得知,继电器工作吸合电流为0.2W/5V=40mA或5V/120Ω≈40mA。
(2)三极管的选择:
功率PCM:大于5V*继电器电流 (5*40 mA = 0.2W)的两倍; 最大集电极电流(ICM):大于继电器吸合电流的两倍以上; 耐压BV(CEO):大于继电器工作电压5V,可选10V以上; 直流放大倍数:取300。
故本次设计所选8550PNP型三极管,放大倍数约为350.它是一种低电压、大电流、小信号的PNP型三极管,具体参数如下:
集电极-基极电压:-40V 耗散功率0.625W(贴片:0.3W) 集电极电流0.5A 集电极--基极电压40V 集电极--发射极击穿电压25V 特征频率fT 最小150MHZ
2.2.4晶振电路
本设计的晶振电路如图2.5所示。晶振的基本作用是提供一个时序控制的标准时刻,根据电路设计,在某个特定的时候完成特定的任务,如果没有个时序的标准时刻,整个电路就成为一个“聋子”,不知道什么时候该做什么事情了。在单片机系统里,它结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率,单片机晶振提供的时钟频率越高,那么单片机运行速度就越快。单片机一切指令的执行都是建立在晶振所提供的晶振频率之上。单片机晶振是为系统提供基本的时钟信号,相当于一个系统的心脏,通常一个系统共用一个晶振,便于各部分保持同步, 如果不同子系统需要不同频率的时钟信号,可以用与同一个晶振相连的不同锁相环提供。
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2.5 单片机晶振电路
2.3 本章小结
本章介绍了智能定时电源开关的定时控制的设计过程,主要讲述硬件电路设计。首先,介绍了系统总体方案的设计方案图,智能定时电源开关的定时控制系统的设计主要会用到单片机STC89C52RC、数码管显示倒计时模块、继电器控制电源模块和晶振等硬件模块,然后硬件电路设计部分对每一模块的功能和使用进行了详细的介绍,弄清楚各部分的工作方式及联系,设计出系统的总体电路图。
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第3章 STC89C52RC单片机的介绍
3.1 STC89C52RC单片机的组成原理
STC89C52RC单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机,指令代码完全兼容传统8051单片机,12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择。
(1) 主要特性如下:
增强型8051单片机,6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择,指令代码完全兼容传统8051.
工作电压:5.5V~3.3V(5V单片机)/3.8V~2.0V(3V单片机)
工作频率范围:0~40MHz,相当于普通8051的0~80MHz,实际工作频率可达48MHz 用户应用程序空间为8K字节 片上集成512字节RAM
通用I/O口(32个),复位后为:P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉,P0口是漏极开路输出,作为总线扩展用时,不用加上拉电阻,作为I/O口用时,需加上拉电阻。
ISP(在系统可编程)/IAP(在应用可编程),无需专用编程器,无需专用仿真器可通过串口(RxD/P3.0,TxD/P3.1)直接下载用户程序,数秒即可完成一片
具有EEPROM功能 具有看门狗功能
共3个16位定时器/计数器。即定时器T0、T1、T2
外部中断4路,下降沿中断或低电平触发电路,Power Down模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒
?通用异步串行口(UART),还可用定时器软件实现多个UART ?工作温度范围:-40~+85℃(工业级)/0~75℃(商业级) ?PDIP封装
(2)STC89C52RC单片机的工作模式[3]
?掉电模式:典型功耗<0.1μA,可由外部中断唤醒,中断返回后,继续执行原程序 ?空闲模式:典型功耗2mA
?正常工作模式:典型功耗4Ma~7mA
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