無(wú)線遙控定時(shí)開(kāi)關(guān)插座設(shè)計(jì)

1、密級(jí)：公開(kāi)無(wú)線遙控定時(shí)開(kāi)關(guān)插座設(shè)計(jì)Design of Timing Switch Socket using Wireless Remote Control Technology學(xué) 院：信息科學(xué)與工程學(xué)院專 業(yè) 班 級(jí)：測(cè)控技術(shù)與儀器1204班學(xué) 號(hào)：學(xué) 生 姓 名：鞠 闖指 導(dǎo) 教 師：許 會(huì)（教授）2016 年 06 月畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)指導(dǎo)教師審閱意見(jiàn)題目：無(wú)線遙控定時(shí)開(kāi)關(guān)插座設(shè)計(jì)評(píng)語(yǔ)：指導(dǎo)教師： （簽字） 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)評(píng)閱教師審閱意見(jiàn)題目：無(wú)線遙控定時(shí)開(kāi)關(guān)插座設(shè)計(jì)評(píng)語(yǔ)：評(píng)閱教師： （簽字） 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?cè)u(píng)定專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第 答辯委員會(huì)于 年 月 日審閱

2、了 班級(jí) 同學(xué)的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），聽(tīng)取了該生的報(bào)告，并進(jìn)行了答辯。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)意見(jiàn)：經(jīng)答辯委員會(huì)無(wú)記名投票表決，通過(guò) 同學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯。根據(jù)學(xué)校相關(guān)規(guī)定，經(jīng)答辯委員會(huì)認(rèn)定，該生的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?yōu)?。 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)主任委員 （簽字） 年 月 日摘 要隨著家用電器的越來(lái)越普及和人們生活節(jié)奏的加快，人們對(duì)電器的依賴性進(jìn)一步提高，對(duì)電器的定時(shí)需求也進(jìn)一步增大。定時(shí)開(kāi)關(guān)插座可用于電飯煲、飲水機(jī)、電視機(jī)、電腦、電動(dòng)車(chē)電池的充電、定時(shí)開(kāi)關(guān)電熱毯等需要定時(shí)供電的場(chǎng)合。定時(shí)開(kāi)關(guān)插座的使用能夠做到節(jié)能、安全、方便等。本文設(shè)計(jì)了一種基于STC

3、89C52單片機(jī)的定時(shí)開(kāi)關(guān)插座設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)一款以STC89C52單片機(jī)、DS1302、LCD1602液晶顯示、38kHz紅外遙控發(fā)射接收器為主體，可以工作在預(yù)設(shè)時(shí)間段的遠(yuǎn)程定時(shí)開(kāi)關(guān)。本設(shè)計(jì)可以利用紅外線對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，總的系統(tǒng)分為紅外遙控發(fā)射端和接收端，中間涉及到進(jìn)行紅外的編碼與解碼，矩陣鍵盤(pán)，電源電路，液晶屏顯示的設(shè)計(jì)。發(fā)射端和接收端都是采用STC89C52單片機(jī)作為核心芯片。程序采用C語(yǔ)言編寫(xiě)，具有更好的移植性和可讀性，便于修改和增減功能。該遙控定時(shí)開(kāi)關(guān)可以通過(guò)紅外按鍵設(shè)置一天內(nèi)5組任意開(kāi)關(guān)定時(shí)時(shí)間段。該系統(tǒng)的時(shí)間正確可靠，可擴(kuò)展性強(qiáng)，既能達(dá)到遠(yuǎn)程智能控制的目的，又在很大程度上降低能

4、源的消耗。同時(shí)借助EDA仿真可以有效地提高開(kāi)發(fā)效率，結(jié)合具體硬件電路及程序設(shè)計(jì)，將理論知識(shí)用計(jì)算機(jī)仿真表現(xiàn)出來(lái)。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；定時(shí)開(kāi)關(guān)；紅外遙控；節(jié)能設(shè)備AbstractWith the increasing popularity of home appliances and the People living rhythm speeding up, the dependence of people on electrical appliances further to improve, the demand of timing also be.e further increasing. S

5、ocket timer switch can be used in the occasions where need for regular supply such as rice cookers, water dispenser, TV, .puter, electric vehicle battery charging, timer switch electric blankets. The use of socket timer switch can be energy saving, safe, healthy, and convenient and so on.I design a

6、timer switch socket design which is based on the STC89C52 microcontroller in this paper. The realization process of a remote control timer switch that has the functions of time regulation, time setting( starting time and working duration ) and is based on the IC microcontroller STC89C52, DS1302 and

7、LCD 1602 and 38 kHz IR remote controllers transceiver is introduced. This design is the equivalent infrared remote control switch, the total system is divided into infrared remote control transmitter and receiver, the middle infrared involves encoding and decoding, matrix keyboard, power supply circ

8、uits, and digital display design. Transmitter and receiver is used STC89C52 microcontroller as the core chip.It is .piled with C language, so it is convenient to modify and add functions. This timer switch is controlled via wireless infrared remote keys. And can set up five-group any period switch t

9、iming within a day via infrared keys. Therefore, it can make external electric equipments work regularly. It can achieve the purposes of remote intelligent control and reduce energy consumption to a large extent. At the same time it can improve the efficiency of development efficiency with the help

10、of EDA simulation. And it shows the theoretical knowledge with .puter simulation .bined with the specific hardware circuit and the program.Keywords: SCM; time switch; infrared remote control; energy conservation equipment目 錄摘 要IAbstractII第1章 緒論11.1 課題研究的目的和意義11.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11.3 課題研究的主要任務(wù)和預(yù)期目標(biāo)21.3.1 主要任

11、務(wù)及要求21.3.2 預(yù)期目標(biāo)3第2章 設(shè)計(jì)方案分析確定42.1 設(shè)計(jì)思想42.2 開(kāi)關(guān)的選擇42.3 顯示方式選擇52.4 時(shí)鐘的實(shí)現(xiàn)及單片機(jī)的選擇52.5 電源部分的選擇62.6 按鍵控制部分的實(shí)現(xiàn)62.7 設(shè)計(jì)方案的確定6第3章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)83.1 DS1302計(jì)時(shí)電路83.2 LCD1602顯示電路93.3 蜂鳴器電路103.4 按鍵電路113.5 紅外接收電路123.6 繼電器控制電路133.6.1 繼電器工作原理及特性133.6.2 繼電器主要產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)143.7 紅外發(fā)射電路15第4章 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)17第5章 系統(tǒng)軟硬件的制作與調(diào)試195.1 硬件的制作195.2 調(diào)

12、試方案195.3 硬件電路調(diào)試205.3.1 獨(dú)立元件的檢測(cè)205.3.2 電源電路的調(diào)試205.3.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)的調(diào)試205.3.4 顯示模塊的調(diào)試215.3.5 鍵盤(pán)模塊的調(diào)試215.3.6 繼電器電路的調(diào)試215.4 軟件調(diào)試215.5 整體系統(tǒng)調(diào)試225.6 實(shí)物圖23第6章 結(jié)論25參考文獻(xiàn)27致 謝28附錄A：電路原理圖29附錄B：系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)圖31附錄C：系統(tǒng)PCB版圖33附錄D：程序清單35第1章 緒論1.1 課題研究的目的和意義現(xiàn)如今，生活水平提高，生活節(jié)奏加快，市面上的插座往往由于其功能過(guò)于單一而不能滿足我們的需求。比如：電動(dòng)車(chē)充電通常是8h左右，太長(zhǎng)則容易損耗電池，

13、太短則充不滿，如果晚上充電，又經(jīng)常不想從家里出來(lái)到車(chē)庫(kù)去給車(chē)充電。白天充電又忘記拔電源；家中的水塔忘記抽水而造成生活的一時(shí)不便；學(xué)校的起床廣播因值班人員睡過(guò)頭而推遲廣播；家中的魚(yú)缸因太久沒(méi)有供氧造成魚(yú)兒缺氧死亡；許多球迷或者新聞愛(ài)好者因?yàn)殄e(cuò)過(guò)了開(kāi)機(jī)時(shí)間而與精彩球賽或者新聞擦肩而過(guò)；夏天里風(fēng)扇的定時(shí)時(shí)間過(guò)短（一般為1h），不便于晚上分段定時(shí)使用等等。各種各樣的電器產(chǎn)品在待機(jī)的過(guò)程中使我國(guó)能源消耗逐漸增多，給可持續(xù)發(fā)展社會(huì)帶來(lái)了巨大的負(fù)擔(dān)1，通過(guò)查詢中國(guó)節(jié)能認(rèn)證中心對(duì)家用電器能耗做的調(diào)查，我們發(fā)現(xiàn)了大概家庭電力的10都被家用電器以待機(jī)的形式浪費(fèi)了，拿家庭TV來(lái)說(shuō)，大約8.07W是一臺(tái)家庭TV一天的

14、平均消耗，如果一天待機(jī)2h將達(dá)到0.016kw-h的消耗。定時(shí)開(kāi)關(guān)插座能夠使電器在預(yù)設(shè)的時(shí)間段內(nèi)工作，在設(shè)置的時(shí)間段外停止供電，這樣就減少了電器的待機(jī)時(shí)間，起到節(jié)能的效果。綜合以上原因考慮，我們急需要一款智能開(kāi)關(guān)。此開(kāi)關(guān)插座能夠在預(yù)設(shè)的時(shí)間內(nèi)提供電源給電器，在設(shè)置的時(shí)間段外停止供電，這樣既減少了電器的待機(jī)時(shí)間，又起到了節(jié)能的效果，還能消除安全隱患，最終使我們的生活更加方便化、智能化2。1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀目前，在市面上，時(shí)間控制器技術(shù)相對(duì)先進(jìn)，種類(lèi)齊全，時(shí)間控制器被廣泛應(yīng)用于各類(lèi)電器中，通過(guò)對(duì)時(shí)間的控制是人們的生活更加簡(jiǎn)單化、智能化。在智能插座的領(lǐng)域卻還處于剛剛發(fā)展的階段，智能插座也僅僅限制

15、于旋鈕定時(shí)器，或者計(jì)數(shù)器芯片設(shè)計(jì)的體積較大的時(shí)控插座。這種插座定時(shí)時(shí)間單一，功能單一，定時(shí)準(zhǔn)確性低，很難真正滿足我們?nèi)粘Ｉ畹男枨蟆，F(xiàn)在急需將一種功能強(qiáng)大的時(shí)控插座來(lái)滿足市場(chǎng)需求，改善我們的生活。隨著現(xiàn)代電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，由于單片機(jī)具有優(yōu)異的性價(jià)比、集成度高、體積小、可靠性高、控制功能強(qiáng)、低電壓、低功耗等特點(diǎn)，成品價(jià)格下降，越來(lái)越被廣泛應(yīng)用3。這種新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，勢(shì)必在日常生活中產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)插座的定時(shí)控制正符合這一發(fā)展規(guī)律。智能插座是新興的電氣產(chǎn)品，是物聯(lián)網(wǎng)和智能家居的概念伴隨發(fā)展的產(chǎn)品。智能硬件是IT行業(yè)與傳統(tǒng)的硬件設(shè)備行業(yè)相結(jié)合的一個(gè)跨界的新領(lǐng)域，比較常見(jiàn)的智能硬件有智

16、能插座、智能手環(huán)、智能路由器等。智能插座通俗的說(shuō)是節(jié)約用電量的一種插座，節(jié)能插座的理念很早之前就已經(jīng)生成，到目前為止已經(jīng)發(fā)展的電視雙插。比較廣泛，但是技術(shù)上還有待于進(jìn)步。有的高端節(jié)能插座可以在保護(hù)電器的同時(shí)起到省電的功用,它可以“打掃”電力垃圾以起到保護(hù)電器的作用,部分插座還可以防雷、漏電、短路、過(guò)載等危險(xiǎn)4。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,我國(guó)的電力電子技術(shù)和電子器件都有了很大的發(fā)展.智能開(kāi)關(guān)插座技術(shù)的發(fā)展,從根本上解決了傳統(tǒng)電器啟動(dòng)的額定電流高，使傳統(tǒng)電器易造成過(guò)熱引起高溫而加速絕緣老化、電壓降過(guò)大而影響正常運(yùn)轉(zhuǎn)以及大的沖擊力縮短設(shè)備的使用壽命等各種弊端。為此充分利用現(xiàn)有的技術(shù)、人才和資源優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)國(guó)

17、際合作和技術(shù)交流，爭(zhēng)取國(guó)內(nèi)外各方面的有利因素，提高家庭的生活質(zhì)量，減少不必要的人生傷害，增強(qiáng)人類(lèi)的節(jié)能意識(shí)。定時(shí)智能開(kāi)關(guān)插座在國(guó)內(nèi)外都已經(jīng)成熟，給生活中帶來(lái)許多的方便，比如家中的魚(yú)缸你可以設(shè)置供養(yǎng)的時(shí)間、或者對(duì)家中的飲水機(jī)也可以進(jìn)行設(shè)置時(shí)間，以免長(zhǎng)時(shí)間的滾水造成飲水不健康等；全面集成遠(yuǎn)程控制、定時(shí)控制等智能和家電控制功能；即插即用，輕松實(shí)現(xiàn)家庭智能。1.3 課題研究的主要任務(wù)和預(yù)期目標(biāo)1.3.1 主要任務(wù)及要求（1）分析了解題目相關(guān)技術(shù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀；設(shè)定插座通斷工作程序；（2）可人為干預(yù)設(shè)定好的工作程序；（3）實(shí)現(xiàn)無(wú)線遙控控制；（4）了解題目相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范；進(jìn)行方案論證與整體方案的設(shè)計(jì)；（

18、5）設(shè)計(jì)系統(tǒng)的總體框圖及總體電路圖；（6）以單片機(jī)為測(cè)量系統(tǒng)的核心，進(jìn)行傳感器及測(cè)量電路設(shè)計(jì)。重點(diǎn)在大功率用電器開(kāi)關(guān)控制；（7）繪制電路圖、編制相關(guān)流程圖及軟件程序等；（8）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取及處理。1.3.2 預(yù)期目標(biāo)完成全部設(shè)計(jì)內(nèi)容，進(jìn)行硬件制作和軟件設(shè)計(jì)（1）DS1302時(shí)鐘芯片，準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，自帶3V紐扣電池，當(dāng)系統(tǒng)掉電后，紐扣電池供電給時(shí)鐘芯片繼續(xù)工作，再次上電無(wú)需重新設(shè)置時(shí)間；（2）LCD1602液晶可以顯示時(shí)、分、秒、星期、年、月、日；（3）可以設(shè)置5個(gè)開(kāi)關(guān)開(kāi)的時(shí)間和5個(gè)開(kāi)關(guān)關(guān)的時(shí)間，每一個(gè)時(shí)間都可以單獨(dú)設(shè)置成是否工作有效，設(shè)定的時(shí)間并具有掉電保存功能，保存在STC單片機(jī)的內(nèi)部，上電無(wú)需重

19、新設(shè)置；（4）繼電器吸合指示燈亮實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)開(kāi)，繼電器斷開(kāi)指示燈滅實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)關(guān)，繼電器可以外接其他的家用電器；（5）具有自動(dòng)模式和手動(dòng)模式，手動(dòng)模式下按加、減鍵就可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)的開(kāi)和關(guān)；（6）開(kāi)機(jī)默認(rèn)是自動(dòng)模式，當(dāng)現(xiàn)在的時(shí)間和設(shè)置開(kāi)的時(shí)間一致時(shí)，繼電器工作打開(kāi)開(kāi)關(guān)，當(dāng)現(xiàn)在的時(shí)候和設(shè)置關(guān)的時(shí)間一致時(shí)繼電器斷開(kāi)關(guān)閉開(kāi)關(guān)；（7）開(kāi)關(guān)的開(kāi)和關(guān)蜂鳴器的提示聲不同，當(dāng)開(kāi)關(guān)開(kāi)時(shí)，蜂鳴器會(huì)發(fā)出滴滴的提示聲，開(kāi)關(guān)關(guān)時(shí)，蜂鳴器會(huì)長(zhǎng)鳴一聲；（8）具有紅外遙控功能。第2章 設(shè)計(jì)方案分析確定2.1 設(shè)計(jì)思想根據(jù)設(shè)計(jì)功能和預(yù)期目標(biāo)的要求，系統(tǒng)的實(shí)施方案可以分為以下幾個(gè)步驟：首先，選定時(shí)鐘的走時(shí)方式為24h，作為定時(shí)時(shí)間的判斷標(biāo)準(zhǔn)

20、。然后通過(guò)按鍵設(shè)置定時(shí)時(shí)間分別存儲(chǔ)在定時(shí)開(kāi)始數(shù)組begin和結(jié)束數(shù)組end，通過(guò)數(shù)組的值與時(shí)鐘的值進(jìn)行比較，時(shí)間在定時(shí)數(shù)組時(shí)間范圍內(nèi)則繼電器接通，否則斷開(kāi)。用一個(gè)紅色發(fā)光二極管的亮、滅來(lái)指示繼電器的通、斷的狀態(tài)。定時(shí)開(kāi)關(guān)插座的顯示則用LCD1602液晶屏來(lái)實(shí)現(xiàn)。電源部分用220V轉(zhuǎn)換為直流5V或用3節(jié)5號(hào)電池給定時(shí)開(kāi)關(guān)系統(tǒng)供電，并用3V紐扣電池做時(shí)鐘芯片儲(chǔ)備電源，防止220V交流電斷電了單片機(jī)時(shí)鐘芯片就停止工作，失去定時(shí)作用。用4個(gè)按鈕實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘、定時(shí)的設(shè)置等功能。2.2 開(kāi)關(guān)的選擇（1）先了解必要的條件；1）主回路電源的實(shí)際電壓以及它提供電流的范圍；2）次回路中的電壓及電流；3）次回路共有幾組

21、、觸點(diǎn)采用何種方式。主回路電源的實(shí)際電壓可以作為選取繼電器的參照。次回路中的電流應(yīng)使繼電器正常工作，相反，繼電器無(wú)法順利工作。（2）選取繼電器的型號(hào)通過(guò)查閱相關(guān)資料，確定繼電器型號(hào)、規(guī)格后，再進(jìn)行進(jìn)一步的核對(duì)，是否達(dá)到了預(yù)期的效果。采用繼電器作為控制220V通、斷的開(kāi)關(guān)。SSR是不具備機(jī)械活動(dòng)，零使動(dòng)部件的繼電器，但它可以實(shí)現(xiàn)的功能與其他繼電器無(wú)異。SSR由全部固態(tài)電子元件組成，無(wú)觸點(diǎn)是SSR獨(dú)有的設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)利用元器件的點(diǎn)、磁和光特性完成輸入與輸出的隔離，再用三極管、場(chǎng)效應(yīng)管、單雙項(xiàng)可控硅等器件的特性，最終達(dá)到無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)火花地通斷電路的效果。選用SRD-05VDC-SL-C繼電器最大電路可達(dá)

22、到10A，即繼電器的正常工作范圍為02200W，可以給大部分家用電器供電。2.3 顯示方式選擇在模擬電子和數(shù)字電子中,常用顯示數(shù)據(jù)的有數(shù)碼管和液晶顯示器。方案一：采用LED數(shù)碼管顯示。雖然功耗低，控制簡(jiǎn)單，但卻只能顯示數(shù)字和一些簡(jiǎn)單的字符，而且顯示信息少，需要較多位的數(shù)碼管，占用了較多的單片機(jī)I/O口，沒(méi)有較好的人機(jī)界面。方案二：具有功耗低、體積小、顯示內(nèi)容豐富等優(yōu)點(diǎn)的液晶顯示器在各類(lèi)系統(tǒng)中得到廣泛采用。一方面，參照顯示內(nèi)容的不同分為字符型和圖形液晶。另一方面，參照顯示容量又可以分為單行16字、2行16字、2行20字等。本設(shè)計(jì)采用的是2行16字的字符型液晶。該模塊應(yīng)用廣泛，相比于數(shù)碼管具有以下

23、優(yōu)勢(shì)：（1）顯示位數(shù)可以達(dá)到32位之多，而32個(gè)數(shù)碼管將占據(jù)相當(dāng)大的空間，不利于設(shè)計(jì)；（2）具有相當(dāng)大的顯示內(nèi)容，數(shù)字和大、小寫(xiě)字母都含括其中；（3）易于編程，如果采用數(shù)碼管，顯示的刷新將占有相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，而1602自動(dòng)完成刷新功能。所以本設(shè)計(jì)采用字符型液晶芯片。2.4 時(shí)鐘的實(shí)現(xiàn)及單片機(jī)的選擇時(shí)鐘的實(shí)現(xiàn)可已通過(guò)使用時(shí)鐘芯片或者單片機(jī)的定時(shí)器實(shí)現(xiàn)。下面簡(jiǎn)要介紹幾種方案的特點(diǎn)。單片機(jī)僅用于控制繼電器、鍵盤(pán)，實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘和定時(shí)。STC89C51、AT89C51、AT89S51、STC89C52、AT89C52，以上幾種單片機(jī)均是51系列單片機(jī)，都可以滿足設(shè)計(jì)要求。只是52單片機(jī)比51單片機(jī)內(nèi)存大4K，

24、且購(gòu)買(mǎi)方便，故單片機(jī)選用STC89C52單片機(jī)。方案一：時(shí)鐘通過(guò)使用時(shí)鐘芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，控制部分通過(guò)使用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。時(shí)鐘芯片種類(lèi)非常多，有內(nèi)置晶振及充電電池的，也有外置晶振的，現(xiàn)在流行的時(shí)鐘芯片有DS1302、DS1307、PCF8485、SB2068等。使用時(shí)鐘芯片可以得到準(zhǔn)確的時(shí)鐘走時(shí)，可用簡(jiǎn)單的程序?qū)崿F(xiàn)定時(shí)開(kāi)關(guān)插座的定時(shí)功能5。方案二：時(shí)鐘通過(guò)單片機(jī)的內(nèi)部定時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘。單片機(jī)的內(nèi)部定時(shí)器可實(shí)現(xiàn)較為精確的時(shí)鐘走時(shí)，定時(shí)50ms的誤差率極小，可達(dá)到定時(shí)開(kāi)關(guān)插座的使用要求。使用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器可簡(jiǎn)化硬件電路，可以節(jié)省開(kāi)支，但是編程的難度有所提高。為了減小編程難度，本設(shè)計(jì)選用方案一。2.5 電

25、源部分的選擇電源給單片機(jī)及繼電器等使用5V直流電的器件提供電源，供系統(tǒng)正常工作。使用交流電和干電池混合給系統(tǒng)供電。在交流電不失效的情況下由交流電轉(zhuǎn)5V直流電供電，在交流電失效情況下由干電池供電。這樣就能解決運(yùn)行成本過(guò)高或者在交流電失效時(shí)丟失原先設(shè)置數(shù)據(jù)的問(wèn)題。綜上所述，考慮到成本、實(shí)用性等問(wèn)題，對(duì)定時(shí)開(kāi)關(guān)插座系統(tǒng)供電方案采用交流電轉(zhuǎn)5V直流電是較為合適的。2.6 按鍵控制部分的實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘時(shí)間和定時(shí)時(shí)間的設(shè)置功能可以通過(guò)按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本定時(shí)開(kāi)關(guān)插座的設(shè)置要求，要用到至少10個(gè)按鍵。其中開(kāi)關(guān)和遙控器分別需要5個(gè)按鍵。2.7 設(shè)計(jì)方案的確定紅外發(fā)射和紅外接收兩個(gè)部分的電路組成了本設(shè)計(jì)的硬件部分6,7

26、。系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)就是在紅外發(fā)射端對(duì)信號(hào)進(jìn)行編碼，在接收端進(jìn)行解碼，要求編譯顯影的功能程序執(zhí)行各自操作，最終達(dá)到遠(yuǎn)程控制硬件電路的效果。鍵盤(pán)掃描程序、38kHz載波及編碼脈沖發(fā)射程序、遙控接收及處理程序、延遲子程序等組成了本設(shè)計(jì)的軟件部分。系統(tǒng)組成框圖如圖2-1所示8。系統(tǒng)由發(fā)射部分和接收部分組成。發(fā)射部分采用脈沖個(gè)數(shù)編碼，將待發(fā)射信號(hào)調(diào)制成38kHz的載波信號(hào)，由紅外發(fā)射管進(jìn)行發(fā)射。接收部分由紅外接收管進(jìn)行解碼接收，單片機(jī)通過(guò)對(duì)所接收信號(hào)的分析，輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，由發(fā)光二極管和LCD1602液晶屏指示出發(fā)射部分按下的按鍵號(hào)。液晶屏顯示STC89C52單片機(jī)紅外接收電路紅外發(fā)射電路STC8

27、9C52單片機(jī)按鍵模塊繼電器接收部分發(fā)射部分圖2-1系統(tǒng)組成框圖第3章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件框圖如圖3-1所示，STC89C52控制芯片、晶振模塊、復(fù)位模塊、電源模塊、蜂鳴器模塊、按鍵模塊、DS1302計(jì)時(shí)模塊、顯示模塊、紅外接收模塊、繼電器模塊等10個(gè)模塊組成了本設(shè)計(jì)的硬件電路。定時(shí)開(kāi)關(guān)的硬件工作系統(tǒng)由以上10個(gè)模塊構(gòu)成。3.1 DS1302計(jì)時(shí)電路DS1302計(jì)時(shí)電路如圖3-2所示，DS1302可以計(jì)算的最小時(shí)間單位是秒，它的工作電壓范圍為2.55.5V 。Vcc和Vcc2中壓強(qiáng)大的供電給電路，主電源是Vcc2 ，后備電源為Vcc，在突發(fā)情況下如果主電源發(fā)生故障，后備電源繼續(xù)維持計(jì)時(shí)電

28、路的正常運(yùn)行。X1，X2外接12kHz晶振，CE是復(fù)位選線，當(dāng)CE收到高電平信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)將初始化所有數(shù)據(jù)的傳送，開(kāi)放對(duì)DS1302進(jìn)行操作的權(quán)限，使數(shù)據(jù)得以傳送，當(dāng)CE收到低電平信號(hào)時(shí)就會(huì)終止數(shù)據(jù)傳送。STC89C52計(jì)時(shí)模塊按鍵模塊顯示模塊蜂鳴器模塊電源模塊復(fù)位模塊晶振模塊受控電器紅外接收模塊繼電器模塊電器插座圖3-1系統(tǒng)硬件框圖 圖3-2 DS1302計(jì)時(shí)電路時(shí)鐘模塊采用DS1302時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)。DS1302芯片是具備較高性能的時(shí)鐘芯片，可自動(dòng)對(duì)秒、分、時(shí)、日、周、月、年以及閏年補(bǔ)償?shù)哪赀M(jìn)行計(jì)數(shù)，且精度高,用于高速數(shù)據(jù)暫存的318RAM，工作電壓在2.5V5.5V范圍內(nèi)，2.5V時(shí)耗電

29、小于300nA。選取該芯片是為了更準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)定時(shí)，更好的實(shí)現(xiàn)定時(shí)開(kāi)關(guān)插座的功能9。3.2 LCD1602顯示電路本設(shè)計(jì)采用LCD1602作為顯示屏幕10。LCD1602能夠顯示162個(gè)字符。LCD1602顯示模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，包括阿拉伯?dāng)?shù)字、大小寫(xiě)英文字母等。工作參數(shù)：（1）邏輯工作電壓：2.46.0V（2）LCD驅(qū)動(dòng)電壓：3.013.5V（3）工作溫度：055（常溫）/-2070（寬溫）（4）保存溫度：-1070電氣特性：（1）輸入高電平：3.5Vmin（2）輸入低電平：0.55Vmax（3）輸出高電平：3.75Vmin（4）輸出低電平：1.0Vm

30、ax（5）工作電流：2.0mAmax液晶3腳連接的電阻是可調(diào)電阻，因?yàn)榻?jīng)過(guò)查閱液晶芯片資料得知，液晶3腳是灰度調(diào)節(jié)引腳，灰度正常時(shí)是0.51V左右，在給系統(tǒng)通電后可以調(diào)整滑動(dòng)變阻R2的阻值使液晶壓強(qiáng)在0.51V之間變化，從而起到調(diào)節(jié)液晶顯示屏亮度的作用。LCD1602顯示電路如圖3-3所示，Vcc接5V電源正極，RS為寄存器選擇位，與P1.0口相連，高電平1是選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平0時(shí)選擇指令寄存器；RW為讀/寫(xiě)信號(hào)線，與P1.1口相連，高電平1時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平0時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作；E端為使能端，高電平1時(shí)讀取信息，負(fù)跳變時(shí)執(zhí)行指令。D0D7與單片機(jī)的P0口相連作為8位雙向數(shù)據(jù)端。圖3-3 LC

31、D1602顯示電路3.3 蜂鳴器電路蜂鳴器和繼電器的驅(qū)動(dòng)三極管選用的都是PNP型的9012三極管，因?yàn)閱纹瑱C(jī)剛一上電的時(shí)候所有的I/O口會(huì)有一個(gè)短暫的高電平。如果選用PNP型的，即使程序上將I/O口拉低，蜂鳴器或繼電器也會(huì)響一小下或吸合一下，為了避免這種情況發(fā)生，就選用PNP型的。因?yàn)槲覀兿肟刂品澍Q器或繼電器工作單片機(jī)的I/O口要低電平，這樣就避免了，因?yàn)槲覀儾豢赡軇傄煌娋妥尫澍Q器響或繼電器吸合。避免了不必要的麻煩。蜂鳴器電路如圖3-4所示，遙控定時(shí)開(kāi)關(guān)中設(shè)計(jì)了蜂鳴報(bào)警電路。其中蜂鳴器的基極連接到了單片機(jī)的P3.7端口，當(dāng)P3.7端口輸出為低電平時(shí)有電流流過(guò)蜂鳴器，此時(shí)蜂鳴器發(fā)出聲音，如果P

32、3.7輸出為高電平，沒(méi)有電流流過(guò)蜂鳴器，此時(shí)蜂鳴器不發(fā)音。圖3-4蜂鳴器電路3.4 按鍵電路本設(shè)計(jì)使用的I/O口較少，所以STC89C52芯片有很多I/O口可供選擇作為按鍵接口，所以在本設(shè)計(jì)中采用獨(dú)立按鍵的模式。獨(dú)立式按鍵電路有很多優(yōu)勢(shì)，利于編程、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作靈活方便。本插座具有5個(gè)按鍵，一個(gè)按鍵占只用唯一一個(gè)I/O口，每個(gè)按鍵之間的操作不發(fā)生沖突，判斷哪個(gè)按鍵被按下可以通過(guò)檢測(cè)輸入線的電平狀態(tài)。按鍵電路如圖3-5所示，該部分電路設(shè)計(jì)包括4個(gè)獨(dú)立的按鍵，這4個(gè)按鍵的一端分別連接到單片機(jī)的P1.3口P1.6口，另一端則全部接地。這4個(gè)按鍵功能如下：按鍵S2：減少鍵，該按鍵可以對(duì)時(shí)間進(jìn)行減少。按

33、鍵S3：增加鍵，該按鍵可以對(duì)時(shí)間進(jìn)行增加。按鍵S4：選擇鍵，通過(guò)該按鍵可以對(duì)年、月、日、時(shí)、分進(jìn)行選擇。按鍵S5：確定鍵，通過(guò)該按鍵可以對(duì)時(shí)間選項(xiàng)進(jìn)行確定。 圖3-5按鍵電路3.5 紅外接收電路由于單片機(jī)STC89C52的I/O口充足，故在本設(shè)計(jì)中按鍵電路采用獨(dú)立按鍵，并對(duì)按鍵電路進(jìn)行了消抖處理，為了便于操作，紅外遙控按鍵與按鍵電路相互對(duì)應(yīng)。因?yàn)樽灾萍t外編碼發(fā)送接收模塊的設(shè)計(jì)相當(dāng)復(fù)雜，成本也會(huì)大大增加，故本設(shè)計(jì)采用已完成編碼的紅外發(fā)射器和紅外接收管來(lái)達(dá)到紅外遠(yuǎn)程操控的效果。紅外接收電路如圖3-6所示，與單片機(jī)的兩個(gè)外部中斷之一的P3.2口相連，當(dāng)P3.2口接收到低電平時(shí)立刻進(jìn)行紅外按鍵檢測(cè)。圖

34、3-6紅外接收電路3.6 繼電器控制電路繼電器是一種電子控制器件，它具有輸入回路和輸出回路，常常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。在本設(shè)計(jì)中，繼電器起到的就是開(kāi)關(guān)的左右。繼電器控制電路見(jiàn)圖3-7所示，其中三極管起到導(dǎo)通截止的作用。而發(fā)光二極管D1有指示的效果，繼電器觸發(fā)信號(hào)將從單片機(jī)P3.1口產(chǎn)生，當(dāng)P3.1口輸出低電平時(shí)，三極管Q2導(dǎo)通狀態(tài)，繼電器閉合，發(fā)光二極管發(fā)亮，外接電器通電開(kāi)始工作。當(dāng)P3.1口輸出高電平時(shí)，三極管Q2截止?fàn)顟B(tài)，繼電器斷開(kāi)，發(fā)光二極管燈滅，外接電器斷電停止工作。3.6.1 繼電器工作原理及特性（1）電磁繼電器的工作原理和特性

35、電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)吸合。 圖3-7繼電器控制電路（2）SSR的工作原理和特性SSR是一種兩個(gè)接線端為輸入端，另外兩個(gè)接線端為輸出端的四端器件，中間采用隔離器件實(shí)現(xiàn)輸入輸出的電隔離。 SSR按負(fù)載電源類(lèi)型可分為交流型和直流型。按開(kāi)關(guān)型式可分為常開(kāi)型和常閉型。按隔離型式可分為混合型、變壓器隔離型和光電隔離型，其中以光電隔離型最多。根據(jù)家用電器的一般要求，本定時(shí)插座采用SONGLE的SRD-05VDC-SL-

36、C繼電器。該繼電器的最大耐壓為交流250V，最大可通過(guò)10A的交流電流。在本系統(tǒng)中，繼電器主要起到開(kāi)關(guān)的作用，通過(guò)單片機(jī)I/O輸出信號(hào)的變化來(lái)控制繼電器的工作狀態(tài)，從而達(dá)到控制電器通斷電的目的。3.6.2 繼電器主要產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)SSR的主要參數(shù)包括：額定工作電壓、直流電阻、吸合電流、釋放電流、觸點(diǎn)切換電壓和電流。經(jīng)測(cè)量本設(shè)計(jì)中采用的繼電器參數(shù)大致如下：（1）額定工作電壓：5V；（2）直流電阻：0.1；（3）吸合電流：0.036A；（4）釋放電流：0.072A；（5）觸點(diǎn)切換電壓和電流：4.6V、0.070。繼電器功率是0.36W左右，在3節(jié)1.5V干電池供電下最多可以使用125h左右，而且可以

37、正常工作在-4585的環(huán)境中。通過(guò)上面的參數(shù)了解和測(cè)量，及考慮器件的性價(jià)比，本設(shè)計(jì)選擇固態(tài)電磁繼電器。3.7 紅外發(fā)射電路目前我國(guó)的紅外遙控技術(shù)早已成熟，在各行各業(yè)的應(yīng)用十分廣泛，本設(shè)計(jì)采用已編碼完成的38kHz紅外發(fā)射接收模塊，紅外控制系統(tǒng)框圖如圖3-8所示。按鍵編碼器LED光電放大器解碼器解碼紅外發(fā)射器紅外接收器圖3-8紅外控制系統(tǒng)框圖編碼功能實(shí)現(xiàn)方式：采用脈寬調(diào)制的串行碼，在開(kāi)始的5ms內(nèi)發(fā)送38K碼作為發(fā)射碼開(kāi)始的標(biāo)志，二進(jìn)制中的“1”用脈寬為11.2ms、間隔為0.5ms、周期為2ms的組合串行碼來(lái)表示；二進(jìn)制中的“0”則用脈寬為0.56ms、間隔為0.5ms、周期為2ms的組合串行

38、碼來(lái)表示11。如何成功解碼的重中之重是怎樣識(shí)別“0”和“1”，從位的定義可以發(fā)現(xiàn)接收判定“0”、“1”就是判定每個(gè)周期開(kāi)始時(shí)低電平（注意發(fā)射與接收碼正好反相）出現(xiàn)時(shí)間的長(zhǎng)短，如果接收到“0”的時(shí)間為11.2ms，則接收到的值為1，如果接收到“0”的時(shí)間為0.56ms，則接收到的值為0。紅外發(fā)射電路如圖3-9所示。 圖3-9紅外發(fā)射電路第4章 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)這次設(shè)計(jì)可以用C語(yǔ)言編程序，也可以用匯編語(yǔ)言編程序，由于本次設(shè)計(jì)中程序涉及到定時(shí)和復(fù)雜的邏輯控制，系統(tǒng)用C語(yǔ)言。本設(shè)計(jì)所選用的單片機(jī)是STC89C52，它的C語(yǔ)言語(yǔ)法和結(jié)構(gòu)在標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言基礎(chǔ)之上只是有了相應(yīng)的擴(kuò)充，采用Keil C軟件進(jìn)行編譯

39、12。下面結(jié)合我的程序編譯簡(jiǎn)要講述以下Keil C的編譯環(huán)境的特點(diǎn)。Keil C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。更重要的是，根據(jù)編譯后生成的匯編代碼，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)Keil C51具有相當(dāng)高效率的生成目標(biāo)代碼的速度，并且絕大部分語(yǔ)句生成的匯編代碼精致緊湊，便于理解13。高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更是體現(xiàn)的相當(dāng)明顯。在本次設(shè)計(jì)中，主程序在單片機(jī)的控制下，對(duì)鍵盤(pán)的輸入信息進(jìn)行存儲(chǔ)分析，驅(qū)動(dòng)液晶顯示出相關(guān)信息，并通過(guò)對(duì)比分析定時(shí)時(shí)間與時(shí)鐘，控制繼電器的通、斷，從而達(dá)到控制插座的通、斷電的目的。為了使程序更加易于理解，本次設(shè)計(jì)采用模塊化思想，利用C語(yǔ)言進(jìn)行

40、編程。主程序如下：void main() Sys_init();While(1) keycsan();Main_display();Control(); 本設(shè)計(jì)的程序流程圖如圖4-1所示，裝置上電后，系統(tǒng)先進(jìn)行初始化，然后顯示系統(tǒng)時(shí)間，再判斷系統(tǒng)時(shí)間和設(shè)定的啟動(dòng)時(shí)間或停止時(shí)間是否相同，如果相同，繼電器就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作，掃描是否有按鍵按下，如果是S4，可以選擇需要設(shè)定的時(shí)間單位，如果是S5，可以通過(guò)該按鍵對(duì)時(shí)間選項(xiàng)的調(diào)整進(jìn)行確定。當(dāng)完成設(shè)定時(shí)間后，系統(tǒng)的時(shí)間與設(shè)定時(shí)間達(dá)到一致，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)發(fā)出信號(hào)使繼電器閉合，外接電器工作，蜂鳴器發(fā)出蜂鳴聲，紅色指示燈亮；外接電器工作時(shí)間到了，系統(tǒng)又會(huì)使繼電器

41、斷開(kāi)，切斷電源，外接電器停止工作。否則系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)返回到初始化界面，顯示系統(tǒng)時(shí)間和上次設(shè)置的電器工作時(shí)間14。啟動(dòng)系統(tǒng)初始化數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)時(shí)間與啟動(dòng)時(shí)間相同與停止時(shí)間相同顯示系統(tǒng)時(shí)間鍵S4按下鍵S5按下NNNN繼電器閉合繼電器斷開(kāi)YYYY選擇需要設(shè)定的年、月、日設(shè)定電器工作時(shí)間間隔圖4-1系統(tǒng)程序流程圖第5章 系統(tǒng)軟硬件的制作與調(diào)試5.1 硬件的制作電路設(shè)計(jì)軟件Protel是目前國(guó)內(nèi)最流行的通用CAD軟件，它是將電路原理圖設(shè)計(jì)、PCB板圖設(shè)計(jì)、電路仿真和PLD設(shè)計(jì)等多個(gè)實(shí)用工具軟件組合后構(gòu)成的CAD工作平臺(tái)。本設(shè)計(jì)是首先在Protel軟件上畫(huà)好單片機(jī)最小系統(tǒng)、液晶與單片機(jī)的連接電路、繼電器的外圍

42、電路及與單片機(jī)的連接電路、鍵盤(pán)與單片機(jī)的連接電路、電源電路等的原理圖15，然后對(duì)原理圖進(jìn)行仿真，仿真無(wú)誤后生成網(wǎng)絡(luò)表后裝載到PCB環(huán)境中生成需要的PCB。其中，單片機(jī)控制繼電器部分為了確保其在實(shí)際應(yīng)用的準(zhǔn)確性，首先在萬(wàn)用板上焊接好繼電器電路，并接上插座后對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證，證明使用本電路能正常工作后，再打印PCB、轉(zhuǎn)印到銅板上、用用雙氧水稀釋濃鹽酸腐蝕、鉆孔，并根據(jù)原理圖由低器件（如電阻）到高器件安放元器件（確保元器件的參數(shù)與電路中的一致），然后焊接元器件，完成了定時(shí)快關(guān)插座的硬件電路板的制作。5.2 調(diào)試方案根據(jù)電路原理圖、PCB圖把電路板實(shí)物做出來(lái)后，下一步就是電路板調(diào)試。電路板調(diào)試是最關(guān)鍵的一

43、步，前面所做的電路設(shè)計(jì)的成功與否就是在調(diào)試步驟里體現(xiàn)的。本系統(tǒng)的調(diào)試主要分為硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和接負(fù)載調(diào)試等三大部分。經(jīng)過(guò)對(duì)定時(shí)器的設(shè)計(jì)后，在制作硬件電路的同時(shí)，調(diào)試也在同時(shí)進(jìn)行，這種方式分析解決了不少難題。沒(méi)有很多小問(wèn)題的堆積，僅僅輕微影響了整體電路的檢查，為系統(tǒng)的調(diào)試節(jié)約了大量的時(shí)間。例如當(dāng)單片機(jī)控制模塊硬件部分制作好后，就可以先調(diào)試顯示程序，在LCD1602上顯示一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字0，顯示結(jié)果正確了，說(shuō)明LCD顯示電路與單片機(jī)的連接電路是正確的,單片機(jī)能正常工作。軟件編程中，首先完成單元功能模塊的調(diào)試，其次進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)試，調(diào)試的思想和步驟與硬件的基本相同。5.3 硬件電路調(diào)試硬件單元電路制作

44、好后，在上電之前，應(yīng)該先用萬(wàn)用表對(duì)各個(gè)獨(dú)立元件進(jìn)行檢查，在排除了虛焊、短路、斷路等問(wèn)題后再通電進(jìn)行電路功能的調(diào)試。具體調(diào)試過(guò)程如下所述。5.3.1 獨(dú)立元件的檢測(cè)在通電之前任意組裝好的電子電路都有可能出現(xiàn)線路的連接錯(cuò)誤。本設(shè)計(jì)的檢查方法是對(duì)比電路原理圖仔細(xì)的按一定規(guī)律一級(jí)一級(jí)的進(jìn)行檢查。例如：對(duì)電路板的電阻阻值進(jìn)行確定，可以通過(guò)讀取電阻上的色環(huán)進(jìn)行確認(rèn)。需要特別注意的是電源正負(fù)極是否接反，集成電路和晶體管的引腳是否接錯(cuò)，電源與地是否存在短接，輕輕地碰一下元器件，檢查焊點(diǎn)是否牢固等。用萬(wàn)用表檢測(cè)是否存在短路和斷路現(xiàn)象。給系統(tǒng)上電后，看下電源（綠色）燈亮不亮。假如不亮，就要檢查電源指示燈發(fā)光二極管

45、的好壞。還要用萬(wàn)用表測(cè)一下單片機(jī)等芯片的電壓是不是符合要求。假如不是，就要進(jìn)行各個(gè)芯片的檢查，看一下各個(gè)芯片的引腳有沒(méi)有焊好，芯片是否損壞。5.3.2 電源電路的調(diào)試電源電路作為整個(gè)系統(tǒng)的供電電路，其輸出電壓必須在單片機(jī)的正常工作電壓范圍（4V5.5V之間）內(nèi)。在電源通220V交流電之前，一定要檢查電路是否接錯(cuò)，特別是極性電容是否有接反，防止出現(xiàn)極性電容接反而造成爆電容的現(xiàn)象。在確保器件接法無(wú)誤的情況下，接通電源，并用萬(wàn)用表測(cè)量輸出電壓，得到其電壓為4.7V左右。符合系統(tǒng)的正常工作電壓要求。5.3.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)的調(diào)試單片機(jī)STC89C52最小系統(tǒng)的檢測(cè)分為硬件調(diào)試及軟件調(diào)試16。硬件調(diào)試

46、時(shí)用萬(wàn)用表測(cè)量單片機(jī)的工作電壓及各個(gè)管腳的電壓是否達(dá)到正常工作電壓。在此檢測(cè)中還要燒入程序?qū)Ω鱾€(gè)I/O口的輸出進(jìn)行測(cè)試，查看I/O口所輸出的電壓是否與程序所控制值一致。5.3.4 顯示模塊的調(diào)試顯示模塊硬件連接相對(duì)較簡(jiǎn)單，檢查與調(diào)試過(guò)程中幾乎沒(méi)有遇到困難。本次設(shè)計(jì)中，采用LCD1602來(lái)顯示結(jié)果。在給系統(tǒng)通電后，可以調(diào)整滑動(dòng)變阻R2 的阻值起到調(diào)節(jié)液晶顯示屏的亮度。5.3.5 鍵盤(pán)模塊的調(diào)試在硬件檢測(cè)時(shí)，首先用萬(wàn)用表檢測(cè)每個(gè)按鍵之間的鏈接是否有斷線的情況，若是有斷線，查出后可以使用熔化后的焊錫將線接通。然后再看每個(gè)按鍵按下時(shí)反饋回單片機(jī)的電平是否與預(yù)期的一致，若不一致這要看原理圖是否有錯(cuò)，在畫(huà)

47、PCB時(shí)是否有錯(cuò)，然后再查看線路是否有斷線情況。在檢測(cè)鍵盤(pán)過(guò)程中，因?yàn)榇嬖谶B線不好的情況，其中一個(gè)按鍵的功能有時(shí)候能實(shí)現(xiàn)，有時(shí)候不能實(shí)現(xiàn)。經(jīng)檢查排除后，發(fā)現(xiàn)是與此按鍵相連的一條線被腐蝕是過(guò)度了，造成接觸不良，用焊錫加固后解決了此問(wèn)題。5.3.6 繼電器電路的調(diào)試?yán)^電器的外圍電路硬件檢測(cè)的工作最為簡(jiǎn)單，首先是測(cè)出三極管Q2在給出工作電平時(shí)它的各個(gè)管腳的電壓值，然后看看是否工作在導(dǎo)通狀態(tài)。三極管工作在導(dǎo)通狀態(tài)，就能給繼電器提供足夠的電流，從而驅(qū)動(dòng)繼電器工作。5.4 軟件調(diào)試軟件的調(diào)試包括程序本身語(yǔ)法的調(diào)試和在電路板上功能的調(diào)試兩種。在編程過(guò)程中，為了使程序滿足設(shè)計(jì)要求，則需要對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試，甚至需

48、要經(jīng)過(guò)多次反復(fù)的調(diào)試才能成功。在調(diào)試程序前為了調(diào)試方便，避免程序出錯(cuò)時(shí)將單片機(jī)拆來(lái)拆去的麻煩，在電路板上做了一個(gè)下載口，可以將下載線直接插到電路板上進(jìn)行調(diào)試，這樣就可以一邊進(jìn)行調(diào)試，一邊修改程序。程序用Keil C軟件寫(xiě)好后，先用該軟件的編譯功能編譯一下所寫(xiě)的程序，檢查程序是有語(yǔ)法錯(cuò)誤或其他的錯(cuò)誤。如果有錯(cuò)誤則根據(jù)提示進(jìn)行分析將錯(cuò)誤改過(guò)來(lái)直至編譯成功為止。當(dāng)完成了語(yǔ)法調(diào)試后，再根據(jù)定時(shí)開(kāi)關(guān)插座設(shè)計(jì)的功能要求修改程序完成系統(tǒng)的各個(gè)功能。在編寫(xiě)程序的時(shí)候一定要根據(jù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能和連接方式，認(rèn)真分析，畫(huà)出系統(tǒng)主程序、時(shí)鐘程序、設(shè)置程序的流程圖，并根據(jù)畫(huà)出的流程圖一步一步的去寫(xiě)出程序。Keil C51

49、在使用前一定要先進(jìn)行注冊(cè)，否則程序過(guò)大會(huì)造成編譯時(shí)出現(xiàn)地址使用錯(cuò)誤。程序在編譯時(shí)就遇到過(guò)這種問(wèn)題。在單個(gè)程序運(yùn)行時(shí)沒(méi)有錯(cuò)誤，但是一整合編譯后出現(xiàn)地址沖突現(xiàn)象。這個(gè)問(wèn)題困擾了很長(zhǎng)一段時(shí)間，通過(guò)查資料發(fā)現(xiàn)若是Keil C51軟件沒(méi)有注冊(cè)的話使用時(shí)當(dāng)程序過(guò)大就會(huì)出現(xiàn)地址沖突現(xiàn)象。在注冊(cè)完成后，程序編譯能順利通過(guò)。根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)，軟件系統(tǒng)應(yīng)該按模塊進(jìn)行調(diào)試，當(dāng)各個(gè)模塊調(diào)試通過(guò)后再將各個(gè)模塊整合起來(lái)，進(jìn)行綜合調(diào)試，直到得到預(yù)期結(jié)果。軟件模塊大致可以分為四部分：LCD1602顯示模塊、時(shí)鐘模塊、按鍵設(shè)置模塊、繼電器控制模塊。在這四個(gè)模塊中，調(diào)試的順序比較固定：首先調(diào)試顯示模塊，因?yàn)橹挥酗@示正確后，才能夠顯

50、示按鍵操作結(jié)果及時(shí)鐘信息，以便和預(yù)期結(jié)果比較看是否正確。接著調(diào)試時(shí)鐘程序，然后調(diào)試按鍵模塊，最后調(diào)試?yán)^電器控制模塊。與純粹的C語(yǔ)言編程不同的是，單片機(jī)編程要考慮到硬件的設(shè)計(jì)，所有程序的編寫(xiě)都是根據(jù)硬件資源進(jìn)行。開(kāi)始程序下載到單片機(jī)的時(shí)候，液晶沒(méi)有顯示，在排除了程序語(yǔ)法錯(cuò)誤和板子虛焊等原因后，還是沒(méi)有顯示，經(jīng)過(guò)仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)，原來(lái)是軟件編寫(xiě)中把單片機(jī)和液晶接線的引腳定義錯(cuò)了，改正后即得到了顯示結(jié)果。在鍵盤(pán)掃描時(shí)，在編譯過(guò)程中沒(méi)有錯(cuò)誤，但是因?yàn)槠渲腥齻€(gè)按鍵的鍵值計(jì)算錯(cuò)誤，在按鍵按下時(shí)沒(méi)有反應(yīng)到液晶顯示上，然后重新計(jì)算出正確的鍵值后即得到預(yù)期結(jié)果。5.5 整體系統(tǒng)調(diào)試定時(shí)開(kāi)關(guān)插座的硬件模塊和軟件模塊分

51、別調(diào)試成功后，下一步將對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體的調(diào)試。在剛開(kāi)始的時(shí)候也遇到了一些問(wèn)題。在定時(shí)方面，單組定時(shí)都能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)開(kāi)始和結(jié)束，但是當(dāng)多組定時(shí)有重疊的部分時(shí)，由于考慮不周全，在一組結(jié)束時(shí)繼電器會(huì)閃一下，這樣會(huì)造成插座供電也會(huì)閃一下。這種狀況很容易將負(fù)載損壞，最起碼會(huì)對(duì)負(fù)載造成傷害。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我用了一個(gè)中間變量n來(lái)解決定時(shí)時(shí)間有重疊時(shí)的閃爍問(wèn)題。首先對(duì)n進(jìn)行歸零，在判定定時(shí)開(kāi)始和結(jié)束時(shí)，每組定時(shí)開(kāi)始都對(duì)n的進(jìn)行加1操作，結(jié)束時(shí)對(duì)n進(jìn)行減1操作，然后通過(guò)判斷n的值來(lái)控制繼電器。當(dāng)n為非0值時(shí)，繼電器導(dǎo)通，當(dāng)n為0值時(shí)繼電器斷開(kāi)。這樣，就能避免再有定時(shí)疊加時(shí)組別之間交接時(shí)出繼電器閃爍的問(wèn)題。繼

52、電器正常工作允許通過(guò)的最大電流是10A，額定工作電壓為220V，即允許通過(guò)的功率為2200W。但是負(fù)載的功率過(guò)大會(huì)影響到系統(tǒng)的運(yùn)行。理論上可以支撐絕大部分家用電器正常工作。5.6 實(shí)物圖定時(shí)開(kāi)關(guān)插座如圖5-1所示。圖5-1定時(shí)開(kāi)關(guān)插座紅外發(fā)射裝置如圖5-2所示。圖5-2紅外發(fā)射裝置第6章 結(jié)論本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)基于單片機(jī)STC89C52的定時(shí)開(kāi)關(guān)插座，包括方案選擇、軟硬件設(shè)計(jì)、單片機(jī)最小系統(tǒng)、繼電器驅(qū)動(dòng)電路和鍵盤(pán)電路調(diào)試、硬件測(cè)試結(jié)果及解決在電路調(diào)試時(shí)遇到的問(wèn)題。在此期間主要完成的工作包括以下幾個(gè)方面：（1）設(shè)計(jì)初期收集繼電器、單片機(jī)等相關(guān)資料，對(duì)定時(shí)開(kāi)關(guān)插座的實(shí)現(xiàn)原理有比較清晰的了解；（2）

53、確定系統(tǒng)框圖，對(duì)所有電路模塊的實(shí)施方案進(jìn)行比較，確定最終的定時(shí)開(kāi)關(guān)插座的設(shè)計(jì)方案；（3）根據(jù)定時(shí)開(kāi)關(guān)插座的原理圖制作出硬件電路板，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行空載調(diào)試和接負(fù)載調(diào)試；（4）根據(jù)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的定時(shí)和時(shí)鐘走時(shí)等功能編寫(xiě)出軟件程序，并進(jìn)行定時(shí)功能的調(diào)試及數(shù)據(jù)采集分析；（5）軟硬件調(diào)試通過(guò)后進(jìn)行整體調(diào)試，并查找定時(shí)開(kāi)關(guān)插座系統(tǒng)存在的缺陷，進(jìn)行定時(shí)功能的完善；（6）最終系統(tǒng)定時(shí)組別可以達(dá)到5組，定時(shí)時(shí)間范圍根據(jù)模式的不同可以分為24h內(nèi)任意時(shí)間（最小定時(shí)范圍為1min）和100h沒(méi)任意時(shí)間（最小定時(shí)范圍為1min）兩種定時(shí)方式。本次設(shè)計(jì)完成了一款定時(shí)開(kāi)關(guān)插座系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用51單片機(jī)STC89C52編程控制

54、繼電器的通、斷來(lái)實(shí)現(xiàn)控制插座的通、斷電，而繼電器的通、斷由定時(shí)組別確定。在定時(shí)范圍內(nèi)繼電器導(dǎo)通，否則斷開(kāi)。并用LCD1602顯示出時(shí)鐘及定時(shí)時(shí)間等信息。當(dāng)時(shí)鐘時(shí)間與定時(shí)時(shí)間段的開(kāi)始時(shí)間一致時(shí)，繼電器接通，插座給負(fù)載供電；時(shí)鐘走到定時(shí)結(jié)束時(shí)間時(shí)，繼電器斷開(kāi)，插座停止供電?？偠灾?，本次設(shè)計(jì)比較成功，各項(xiàng)指標(biāo)都符合設(shè)計(jì)要求。由于畢業(yè)設(shè)計(jì)經(jīng)費(fèi)有限及有的元器件比較難購(gòu)買(mǎi)到，故定時(shí)開(kāi)關(guān)插座系統(tǒng)存在一定的缺陷，可以做進(jìn)一步的完善：例如可以用一個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)多個(gè)功能，這樣子按鍵數(shù)目就會(huì)大大減少，減小系統(tǒng)的體積。電源部分可以用高頻磁芯代替變壓器，這樣設(shè)計(jì)出來(lái)的電源重量及體積會(huì)更小，能使電源模塊更加小巧玲瓏，從而減小整個(gè)系統(tǒng)的重量及體積，便于使用等等。本次設(shè)計(jì)的定時(shí)開(kāi)關(guān)插座自動(dòng)化程度較高，符合定時(shí)開(kāi)關(guān)插座的發(fā)展方向，適用于日常家庭電器供電。系統(tǒng)中的定時(shí)組數(shù)經(jīng)簡(jiǎn)單改造后能增加組數(shù)，繼電器改用能承受更大的電流的繼電器或者光耦合器，能使定時(shí)開(kāi)關(guān)的應(yīng)用更廣，具有一定的應(yīng)用前景。參考文獻(xiàn)1 All