定時開關(guān)在人們生活中扮演著重要的角色，給人們的生活帶來了很大的方便。早在我國的古代采用滴水方式計時，當(dāng)水滴到一定量時就引發(fā)機(jī)關(guān)報時。隨著電子信息的快速發(fā)展，如今的電視機(jī)，電風(fēng)扇等電器產(chǎn)品都附帶了定時器，但是電子產(chǎn)品附帶的定時器只適用于該用電器，并不能擴(kuò)展使用到其他用電器上。
本文介紹了一種以STC89C52單片機(jī)、DS1302,1602液晶顯示為核心，具備調(diào)節(jié)時間，設(shè)置開啟時間與關(guān)閉時間的定時開關(guān)，其目的在于控制主電源，從而適用于能瞬間斷電的一切電子產(chǎn)品，不僅能在規(guī)定的時間準(zhǔn)時斷開同時能在設(shè)定的時間內(nèi)準(zhǔn)時開啟，給人們?nèi)粘Ｉ顜砹藰O大的方便，如能通過應(yīng)用此定時開關(guān)在上班期間定時煮飯，手機(jī)充電在適當(dāng)時間將電源斷開。
1.系統(tǒng)設(shè)計方案
以STC89C52單片機(jī)為核心，通過DS1302 時鐘芯片進(jìn)行時間控制，使用1×4鍵盤作為數(shù)據(jù)輸入方式，驅(qū)動1602顯示器提示程序運(yùn)行過程和開鎖的步驟。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
2.系統(tǒng)設(shè)計
2.1系統(tǒng)硬件組成
使用的元器件有：核心芯片STC89C52、時鐘芯DS1302、液晶顯示1602、繼電器、蜂鳴器、1×4鍵盤、發(fā)光二極管和三極管。
2.2系統(tǒng)軟件設(shè)計
本文采用單片機(jī)的C 語言編寫程序?qū)φ麄€系統(tǒng)的硬件進(jìn)行管控，實現(xiàn)了對DS1302的控制，1602的顯示，時間管控。其中時間管控包括：系統(tǒng)時間以及開啟與關(guān)閉時間的設(shè)定，系統(tǒng)時間與開啟或關(guān)閉時間相同時繼電器、蜂鳴器和指示燈工作狀態(tài)的管控。系統(tǒng)程序流程如圖2所示。
圖2 系統(tǒng)程序流程圖
(1)DS1302的控制
DS1302 的RST,SCLK 和I/O 分別與單片機(jī)的P2.0,P2.1和P2.2相連。單片機(jī)與DS1302 進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時，首先要將RST 變?yōu)楦唠娢唬簿褪菃纹瑱C(jī)P2.0 必須為邏輯1.在RST 保持為高電位時，SCLK 時鐘由低電位變?yōu)楦唠娢坏纳仙貢r，數(shù)據(jù)被寫入DS1302中，數(shù)據(jù)從最低位通過I/O開始寫入。在RST保持高電位，SCLK時鐘由高電位變?yōu)榈碗娢坏南陆笛貢r，從DS1302讀取數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)也是從DS1302的最低位通過I/O讀取。
DS1302讀取數(shù)據(jù)子程序：
(2)1602的顯示
通過單片機(jī)指令控制1602 光標(biāo)是否閃爍，是否清除原來數(shù)據(jù)以及顯示的具體位置，并不停地對數(shù)據(jù)顯示進(jìn)行刷新，從而顯示了準(zhǔn)確的時間，并為系統(tǒng)提供了智能的人機(jī)對話模式。
(3)時間的管控
當(dāng)系統(tǒng)啟動時，STC89C52單片機(jī)立即從DS1302時鐘芯片獲取時間，并通過鍵盤和1602 顯示器配合完成對當(dāng)系統(tǒng)時間、啟動時間和關(guān)閉時間的設(shè)定。當(dāng)系統(tǒng)時間與啟動時間相同，從而控制繼電器閉合，直到系統(tǒng)時間與關(guān)閉時間相同時斷開。
3.系統(tǒng)仿真
本文采用具有強(qiáng)大的EDA 仿真功能的Protues軟件進(jìn)行仿真，仿真圖如圖3所示。
圖3 系統(tǒng)仿真圖
3.1系統(tǒng)介紹
系統(tǒng)仿真圖中的STC89C52 為真?zhèn)€系統(tǒng)的控制核心，將其編寫的程序以二進(jìn)制的形式燒入后，它將按照編寫的指令運(yùn)行。通過P2.0,P2.1 和P2.2 與右上方的DS1302時鐘芯片的聯(lián)系在一起，從而控制DS1302的執(zhí)行方式。在STC89C52的控制下，1602液晶顯示器能顯示當(dāng)前時間，提示用戶修改時間;左下方的繼電器能在設(shè)定的開啟時間閉合，在設(shè)定的關(guān)閉時間斷開;中間的藍(lán)色信號燈在繼電器閉合是點亮;四個獨立鍵盤在1602 液晶顯示器配合下完成系統(tǒng)時間、開啟時間和關(guān)閉時間的設(shè)置;右下方整個模塊為系統(tǒng)提示模塊，當(dāng)系統(tǒng)時間與設(shè)定的開啟或者關(guān)閉時間相同時，D1將閃爍3 次同時蜂鳴器響3 聲;D2 用于模擬用電器，當(dāng)繼電器閉合時，將會被點亮。
3.2系統(tǒng)時間的設(shè)置
當(dāng)電源開啟時，1602將顯示系統(tǒng)初始化時間，按下FUC鍵后，時間停止走動并且顯示秒的數(shù)字將會閃爍，此時可以通過ADD 和SUB 鍵調(diào)節(jié)。其中每按下一次ADD 鍵數(shù)字將加1,每按下SUB 鍵數(shù)字將減1.調(diào)節(jié)完秒后，再次按下FUC 鍵，閃爍的光標(biāo)將轉(zhuǎn)移到分鐘位置，同樣通過調(diào)節(jié)ADD 和SUB 鍵盤調(diào)節(jié)當(dāng)前的時間。
同樣的原理調(diào)節(jié)小時與日期。當(dāng)調(diào)節(jié)星期時候，按下ADD和SUB將按照星期的英文縮寫變化顯示。調(diào)節(jié)完星期后在此按下FUN鍵后，閃爍光標(biāo)將消除，同時時間開始在調(diào)節(jié)完畢的基礎(chǔ)上開始運(yùn)行。
3.3開啟與關(guān)閉時間的設(shè)置
在1602 顯示器正常顯示時間的期間，按下CHOOSE 鍵一次，液晶顯示器顯示當(dāng)前設(shè)置的開啟時間，如圖4所示。按下FUC鍵后，光標(biāo)在秒位閃爍，同樣通過ADD 和SUB 鍵進(jìn)行調(diào)節(jié)。再次按下CHOOSE 鍵后，液晶顯示器顯示當(dāng)前關(guān)閉時間。同樣按下FUC 鍵配合ADD與SUB鍵調(diào)節(jié)關(guān)閉時間。再次按下CHOOSE鍵，顯示器回到系統(tǒng)時間顯示界面。當(dāng)系統(tǒng)時間與設(shè)定的啟動時間相同時，繼電器閉合，蜂鳴器響3聲，D1閃爍3次，信號燈變藍(lán)，同時D2被點亮。直到系統(tǒng)時間與設(shè)定的關(guān)閉時間相同，蜂鳴器再次響3聲，D1閃爍3次，信號燈和D2都熄滅。
圖4 液晶顯示
結(jié)語
通過Protues 的仿真，直觀展示了系統(tǒng)的運(yùn)行界面，證明了此設(shè)計方案的可行性。該定時器具備以下幾個特點：采用C 語言編寫程序，與匯編語言相比便于修改和增減功能;所采用的芯片STC89C52 單片機(jī)、1602 液晶顯示器，DS1302 時鐘芯片功耗低、可靠性高;與機(jī)械定時器相比不僅消除了噪聲，更加準(zhǔn)確，且使用壽命要長;采用Protues仿真，方便直觀。
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