1、太原工业学院毕业设计智能定时电源开关设计摘要随着家用电器的越来越普及和人们生活节奏的加快，人们对电器的依赖性进一步提高，对电器的定时需求也进一步加大。智能定时电源开关可以实现人为地设置电源的开通关断时间，这样就可以实现用电设备的通电开启与关闭的人为控制，在方便人们的同时又节省了大量电能本文介绍了一种基于 STC89C52RC 单片机的智能定时电源开关设计方案，该系统是通过 STC89C52RC 的定时器与中断设计一段时间的倒计时，当倒计时到了预设的时间继电器就会接通，相应的电器就会开始工作，时间结束继电器关闭，电器也停止工作。本设计通过程序的循环设计可以实现倒计时的无限重复，即第一次倒计时结束
2、后会自动复位，继续下一轮的倒计时，所以一旦开始工作，无需人为的其他任何操作就可以实现时间无限制的循环工作，真正实现智能、定时。关键词：STC89C52RC，定时器，数码管，继电器A Design Of Smart Timing Power SwitchAbstractWith the increasingly popularity of the household appliances and people life rhythm speeding up, people for the dependence of the electrical appliances to further imp
3、rove, further intensify the timing requirements for appliances. Smart timing power switch can be achieved artificially set the opening of the power turn off time, so that it can be opened and closed electricity of electrical equipment of artificial control, at the people at the same time convenient
4、and saves a lot of energy.In this paper, a intelligent timing power switch design scheme based on STC89C52RCsingle-chip microcomputer, the system is through the STC89C52RC countdown timer and interrupt design for a period of time, when the countdown to the appropriate relay will switch on and the co
5、rresponding electrical appliance will start to work, time relay closed 太原工业学院毕业设计the end of the electric and stop working. This design can be achieved through the program loop design infinite repetition, the countdown will automatically reset after the end of the countdown for the first time, contin
6、ue to the next round of the countdown, so once you start working, without any other operation can be achieved artificially time unlimited cycle work, truly realize intelligent, timing.Key Words:STC89C52RC,Timer,Nixie tube,Relay太原工业学院毕业设计I目录第1章 绪论 .11.1 智能定时电源开关研究的目的和意义 .11.2 智能定时电源开关目前国内外研究现状 .21.3
7、本论文研究的主要内容 .3第2章 系统控制方案及硬件电路设计 .42.1 采用 STC89C52RC 为核心的单片机控制方案 .42.2 智能定时电源开关硬件电路 .42.2.1 智能定时电源开关总体硬件电路 .42.2.2 数码管显示电路 .52.2.3 继电器控制电路 .62.2.4 晶振电路 .82.3 本章小结 .9第3章 STC89C52RCRC 单片机的介绍 .103.1 STC89C52RCRC 单片机的组成原理 .103.2 单片机定时/计数器的原理与应用方法 .133.2.1 定时计数器的基本结构.133.2.2 定时计数器的工作原理 .143.2.3定时计数器的方式寄存器与
8、控制寄存器 .153.2.4定时/计数器的 MODE0 .163.2.5 定时/计数器的 MODE1 .173.2.6 定时/计数器的 MODE2 .183.2.7 定时/计数器的 MODE3 .193.3 单片机中断系统的介绍 .213.4 本章小结 .26第 4 章 软件设计 .274.1 软件开发环境 .274.2 智能定时电源开关主程序图 .27太原工业学院毕业设计II4.3 智能定时电源开关实现程序 .294.4 本章小结 .31第5章 系统调试与仿真设计 .325.1 KEIL 工程的建立 .325.2 源文件的输入 .345.3 硬件电路的仿真 .345.4 本章小结 .36结论
9、 .37参考文献 .38致谢 .40附录一：智能定时电源开关的程序设计 .41附录二：智能定时电源开关硬件接线图 .43太原工业学院毕业设计1第1章 绪论1.1 智能定时电源开关研究的目的和意义随着社会电子科学技术正在飞速地发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多，电子设备与人们的工作、生活的关系日益紧密，人们极大地享受着电子设备带来的便利，但是任何电子设备都有一个共同的电路电源电路，大到超级计算机，小到袖珍计算器，所有的电子设备都必须在电源电路的支持下才能正常工作，因此电源也就理所当然地成了各种电子设备不可或缺的组成部分，其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可
10、靠的工作。但人们常用的电源并不具备定时开启和关闭的功能，或许就由于这个原因给人们带来了很多没必要的损失和不便，譬如：家里空调如果可以自己设置开启和关闭的时间，就可以大大减少用电量；初高中上完晚自习后，空空的教室里还是灯火通明。家中的热水器不能自由设置开启关断时间而给人们带来一时不便；学校的起床广播因值班人员睡过头而推迟广播；家中的鱼缸因太久没有供氧造成鱼儿缺氧死亡；许多球迷或新闻爱好者因错过了开机时间而与精彩球赛或新闻擦肩而过；夏天里风扇的定时时间过短（一般为一小时），不便于晚上分段定时使用等等。智能电源定时开关就是要实现人为的设置电源接通关断的时间，可以任意的设置24小时之内的任意一段或多段
11、时间作为电源的开启或管段时间，这样就可以实现用电设备的通电开启与关闭的人为控制，节省大量电能，而且可以自动循环定时，只要开始工作，不需要每天设置时间，在节约用电的同时也给人们的生活带来很大的方便。所以，研究智能电源定时开关，有着非常现实的意义。当今社会，智能电源定时开关可以广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED 照明、通讯设备、电力设备、仪器仪表等领域。它不仅体积小重量轻，并且电源效率非常高，效率甚至能达到90%以上。迅速发展的社会，对能源的要求越来越高，智能电源定时开关的高效率不仅节省了大量电能，而且节省了大量材料，高效率的定时开关电源成为各种设备可靠工作的重要保证。调查发现，
12、大多数的设备损坏都是电源造成的，因而研究高可靠行的智能电源定时开关，对生产生活是至关重要的。太原工业学院毕业设计21.2 智能定时电源开关目前国内外研究现状随着科学技术的进步，我国的电力电子技术和电子器件都有了很大的发展。智能定时电源开关技术的发展，可以从根本上解决由于电器的长时间待机能耗产生大量的用电的问题，也可以给人们的生活带来很大的方便。智能定时电源开关在国内的发展还不够成熟，生活中我们还是会面临很多的不便，比如：家中的热水器不能自由设置开通关断时间而导致待机能耗的增加以及给人自身带来的不便；饮水机不能设置加热时间而造成长时间的滚水进而饮水不健康；教师的灯在没有人上自习的时候还是亮着而造
13、成电能的浪费等等。国外的智能电源定时开关技术也只是在某些特定地点特定场合应用的比较成熟，他们可以帮助人们实现定时智能控制家电功能，轻松实现家庭智能，质量可靠，性能稳定，无需再担心用电过多，以及由于长时间待机可能引起的财产安全，生命安全。人们可以放心的工作，安心的生活，开心的游玩。智能定式电源开关以服务人们生活为本，影响生活，改变生活，创造新的生活方式。只有更加贴近实用、易用和人性化的智能家居理念，才能真正体现智能家居的价值，这也是现代科技价值的核心理念。通过智能家居我们能更方便的生活。冬天时，在回家之前打开家中的电暖器或者空调、电饭煲，等回到家中，能感到久违的温暖。夏天时，回家之前打开空调，回
14、到家中体验凉爽。睡觉时，按下睡眠模式，监控设备打开，灯光控制系统关闭光源，窗帘自动拉上，再体验轻松睡眠的同时也保证了家中的安全。周末了，在家中也可以体验一把电影院的乐趣，按下影院模式，窗帘拉上，家庭影院打开，投影仪开启，投影幕落下。科技改变生活，随着科技的发展，智能家居智能生活已不是个梦想。为此，我们应该充分利用现有的技术、人才和资源优势，加强国际合作和技术交流，争取国内外各方面的有利因素，发展智能定时电源开关技术，提高家庭的生活质量，减少不必要的用电浪费，增强人类的节能意识，为我们子孙后代保留一点资源。智能定时开关电源就是为了实现节能与给人方便而诞生的技术，所以它的发展一定会给我们的生活带来
15、不可抹灭的作用。1.3 本论文研究的主要内容太原工业学院毕业设计3本设计研究的主要内容是智能定时电源开关，本设计首先进行了硬件电路的设计，设计的主要内容是利用 STC89C52RC 单片机通过锁存器74HC573由数码管显示时间，另一路通过8550三极管驱动继电器吸合电路，定时时间到后，继电器能够吸合动作从而驱动电源开关，切断或通电电源。并且可以实现无限制循环倒计时。本设计以60秒为倒计时时间，倒计时到十秒时电源接通，零秒时关闭，继续下一轮倒计时。然后设计了软件部分，并对程序进行仿真，最后进行了制作和调试，而且作出了实物，效果符合预期效果，这就是本次设计的主要内容。第2章 系统控制方案及硬件电
16、路设计太原工业学院毕业设计42.1 采用 STC89C52RC 为核心的单片机控制方案本设计采用的是 STC89C52RC 单片机芯片，通过+5V 电源送给单片机供电，利用单片机的外围电路进行扩展，单片机芯片的引脚端口一端接锁存器74HC573到数码管上并起到显示时间的作用，单片机的另一个端口接8550三极管与继电器相接，倒计时一定的时间继电器吸合去驱动开关电源，及时通断达到节能的目的，为了可以快速演示本次设计的效果，本设计采用60秒倒计时为准。同时通过 PROTEUS 画出硬件电路图，并进行了电路仿真，最会一步就是根据设计做出相应的实物。这就是开关插座基本的控制方案。采用 STC89C52R
17、CRC 为核心的单片机控制方案系统结构图如图2.1所示：图2.1 系统结构图2.2 智能定时电源开关硬件电路2.2.1 智能定时电源开关总体硬件电路智能定时电源开关设计的硬件电路图如图2.2所示。具体说明为：核心芯片为一个 STC89C52RC 单片机；数码管为60秒循环倒计时显示；继电器所控制的电路为一含电源的灯泡显示电路；使用 PNP 型三极管驱动继电器；数码管为两位一体共阴极数码管；数码管由两个一样的锁存器74HC573驱动。STC89C52RC 数码管显示电路晶振电路继电器控制电源电路太原工业学院毕业设计5图 2.2 智能定时电源开关硬件电路2.2.2 数码管显示电路本设计采用两位一体
18、共阴极数码管显示，电路图如图 2.3 所示。具体说明为：两个 573 锁存器的 IO 口接 P0.0P0.7 对应锁存器 D0D7；数码管的段 ABCDEFGH对应 74HC573-1 芯片；数码管的两个位选端对应 74HC573-2 芯片； P2.6 接74HC573-1 控制段选信号； P2.7 接 74HC573-2 控制位选信号。关于用锁存器74HC573来驱动数码管的说明：在 LED 和数码管显示方面，要维持一个数据的显示，往往要持续的快速的刷新。尤其是在四段八位数码管等这些要选通的显示设备上。在人类能够接受的刷新频率之内，大概每三十毫秒就要刷新一次。这就大大占用了处理器的处理时间，
19、消耗了处理器的处理能力，还浪费了处理器的功耗。锁存器的使用可以大大的缓解处理器在这方面的压力。当处理器把数据传输到锁存器并将其锁存后，锁存器的输出引脚便会一直保持数据状态直到下一次锁存新的数据为止。这样在数码管的显示内容不变之前，处理器的处理时间和 IO 引脚便可以释放。可以看出，处理器处理的时间仅限于显示内容发生变化的时候，这在整个显示时间上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太原工业学院毕业设计6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
