基于单片机的定时开关插座设计毕业论文(4)

2019-05-26 17:28

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17 18 19 20 VDD:逻辑电源正 GND(VSS): 逻辑电源地

背光 背光 D7 res 背光 背光 VLCD(VEE,V0):LCD驱动电源

RET:复位端,对于68系列MPU:上升沿(L-H)复位,且复位后电平须保持为高电平(H); 对于80系列MPU:下降沿(H-L)复位,且复位后电平须保持为低电平(L)。 CS1:读写使能。对于68系列MPU,连接使能信号引脚,高电平有效; 对于80系列MPU,连接/RD引脚,低电平有效。 CS2:同E1引脚。

/RD:读允许,低电平有效。 /WR:写允许,低电平有效。

R/W:读写选择,对于68系列MPU,高电平时读数据,低电平时写数据; 对于80系列MPU,低电平时允许数据传输,上升沿时锁定数据。 A0:数据/指令选择。高电平:数据D0-D7将送入显示RAM; 低电平:数据D0-D7将送入指令执行器执行。 D0-D7:数据输入输出引脚。 工作参数

(1)逻辑工作电压:2.4~6.0V (2)LCD驱动电压:3.0~13.5V

(3)工作温度:0~55℃(常温)/ -20~70℃(宽温) (4)保存温度:-10~70℃ 电气特性

(1)输入高电平:3.5Vmin (2)输入低电平:0.55Vmax (3)输出高电平:3.75Vmin (4)输出低电平:1.0Vmax (5)工作电流:2.0mAmax

4 系统硬件电路设计

整个系统的硬件设计可以分为四个模块:电源电路、单片机最小系统及液晶显示、继电器工作电路、键盘电路。电源电路为整个系统供电,包括单片机AT89S52、继电器、键盘、LCD12232及其他外围电路。电源电路分两个部分:(1)由220V交流电经变压器和7805稳压电路转为5V直流电给系统供电;(2)由4节干电池作为储备电源,在交

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流电失效时给系统供电,以确保单片机的正常运行。在电源电路给系统供电时,绿色指示灯点亮,只是当前供电正常。单片机最小系统部分是整个系统的智能控制部分,也是整个系统的核心部分。单片机在实现时钟的同时,也负责键盘检测,驱动液晶显示,实现定时功能,并负责控制继电器的通、断,红色指示灯的亮、灭指示继电器的通、断状态。液晶在单片机的控制下显示时钟、定时组别及定时时间的信息。继电器在单片机的控制下实现通、断,从而达到控制插座通、断电的目的。 4.1 电源电路

整个系统的供电电源如图4.2所示。系统要提供稳定的直流5V供单片机及其所控制的外围电路(包括液晶、键盘、继电器等)和提供220交流电给插座。在电源的设计中,用220V交流电经过变压器降压后经7805稳压后给单片机控制系统供电。7805三端稳压集成芯片有很多种型号,但是标称最大输出电流均为1.5A,在实际应用中,该最大输出电流往往取决于两个方面:(1)足够大的散热面积;(2)在设计中,必须保证7805的输入电压Vi和输出电压Vo的压差大于2.5V,即Vi-Vo>=2.5V,否则会失去稳压能力。同时单片机控制系统还用6V干电池作为储备电源,当交流电源失电或者失效时,电压为6V的直流电源通过二极管投入作用,硅二极管的导通压降约为0.2V,因袭满足系统的电源要求。P25接的是经5W变压器降压后的交流电。D33二极管起到保护电路的作用。发光二级DS11是指示电源是否有电压输出。Header2所接的是(由干电池提供)6V直流电的输入接口,2接正,1接负。

X78xx系列是三端正电源稳压电路,它的封装形式为TO-220。它有一系列的稳固电压输出,应用非常的广泛。每种类型由于内部电流的限制,以及过热保护和安全工作区的保护,使它基本上不会损坏。如果能够提供足够的散热片,它们就能够提供大于1.5A的输出电流。虽然是按照固定电压值来设计的,但是当接入适当的外部器件后,就能获得各种不同的电压和电流。 7805使用时应该注意的事项:

在实际应用中,应在三端集成稳压电路上安装足够大的散热器(当然小功率的条件下不用)。当稳压管温度过高时,稳压性能将变差,甚至损坏。

当制作中需要一个能输出1.5A以上电流的稳压电源,通常采用几块三端稳压电路并联起来,是其中最大输出电流为N个1.5A,但应用时需要注意:并联使用的集成稳压电路应采用同一厂家、同一批号的产品,以保证参数的一致。另外在输出电流上留有一定的流量,以避免个别集成稳压电路失效时导致其他电路的连锁烧毁。7805稳压管如图4.1所示。

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图4.1 7805稳压管管脚说明

图4.2电源电路

4.2单片机最小系统及液晶显示

单片机控制电路是整个系统的核心,完成数据处理和控制任务。电路原理图如图4.3所示。

本次设计采用的单片机的型号为AT89S52。单片机晶振为作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振,便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振,而通过电子调整频率的方法保持同步。

C1、C2叫负载电容。一般单片机的晶振工作于并联谐振状态,也可以理解为谐振电容的一部分。它是根据晶振厂家提供的晶振要求的负载电容选值的,换句话说,晶振的频率就是在它提供的负载电容下测得的,能最大限度的保证频率值的误差。也能保证温漂等误差。两个电容的取值都是相同的,或者说相差不大,如果相差太大,容易造成谐振的不平衡,容易造成停振或者干脆不起振。P2是单片机的下载口,用于对单片机烧入程序。按键S及其外围电路是实现单片机的硬件复位功能。

变化。

4.3 继电器驱动电路

分之间用“:”隔开。第四行仅显示运行模式信息“mod:0”,数字部分可在0和1

是字母“stop:”,冒号后面显示的是当前定时结束的时(两位)、分(两位),时、

图4.3 单片机最小系统及液晶显示

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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。

P5的管脚与液晶12232的管脚相对应(即作为液晶的底座)。LCD12232可以显示

时、分、秒之间用“:”隔开。在时钟前面显示大写字母“T:0”,其中数字式从0到5

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

图中三极管8050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

继电器的驱动电路如图4.4所示。这是典型的继电器驱动电路。单片机是一个弱电

时,三极管处于导通状态,并起放大作用,这样,继电器就能得到足够的驱动电流来正

是当前定时开始的时(两位)、分(两位),时、分之间用“:”隔开。第三行显示的

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

可变的,显示的是当前定时的组别。第二行显示的是字母“begin:”,冒号后面显示的

开关作用是放大作用的极限情况)。P1处连接的是单片机的P2.7口。P2.7口给出高电平

4行,所要显示的信息有:第一个行显示时钟的时(两位)、分(两位)、秒(两位),

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常工作。当P2.7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。二极管4148起到保护作用。发光二极管LED0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)。

图4.4 继电器驱动电路

4.4键盘电路

键盘电路如图4.5所示。使用矩阵键盘能用较少的I/O口实现较多的按键功能。下面为按键实现举例:假设按下的是B/S键进行如下检测(4*4键盘)

先在P1口输出 P1 00001111 低四位行会有变化

Cord_h =00001111&00001110 =00001110 if (!=00001111) 延时20ms

Cord_h=00001110&00001111=00001110 if ( !=00001111) P1再输出11111110

P1=00001110|11110000=11111110 输出高四位

Cord_l=P1&0xf0 //此时P1口就是输入值01111110 而不是上面的11111110 Cord_l=01111110&11110000=01110000

Cord_h+cord_l=00001110+01110000=01111110=0x7e //此编码即为B/S的编码 通过此方法,就可以计算出其他的键值,从而实现矩阵键盘的按键功能。 下面介绍个个按键实现的功能:

B/S按键:用于实现继电器的开始、停止功能。

Mone:用于实现模式1的时钟是循环走时还是走时到99:59:59后停止。


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