微电脑可编程定时开关的设计(编辑修改稿)

微电脑可编程定时开关的设计(编辑修改稿)内容摘要：

， PSEN将不被激活。 EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。 为使能从 0000H 到 FFFFH的外部程序存储器读取指令， EA必须接 GND。 为了执行内部程序指令， EA应该接 VCC。 在 flash编程期间，EA也接收 12伏 VPP电压。 XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。 XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。 存储器结构介绍 MCS51器件有单独的程序存储器和数据存储器。 外部程序存储器和数据存储器都可以64K寻址。 （ 1）程序存储器： 如果 EA引脚接地，程序读取只从外部存储器开始。 对于 89S52，如果 EA 接 VCC，程序读写先从内部存储器（地址为 0000H～ 1FFFH）开始，接着从外部寻址，寻址地址为：2020H～ FFFFH。 （ 2）数据存储器： AT89S52 有 256 字节片内数据存储器。 高 128 字节与特殊功能寄存器重叠。 也就是说高 128字节与特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分开的。 当一条指令访问高于 7FH 的地址时，寻址方式决定 CPU 访问高 128 字节 RAM 还是特殊功能寄存器空间。 直接寻址方式访问特殊功能寄存器（ SFR）。 使用间接寻址方式访问高 128 字节 RAM。 堆栈操作也是简介寻址方式。 因此，高 128字节数据 RAM也可用于堆栈空间。 （ 3） 看门狗定时器： WDT是一种需要软件控制的复位方式。 WDT 由 13位计数器和特殊功能寄存器中的看门狗定时器复位存储器（ WDTRST）构成。 WDT 在默认情况下无法工作；为了激活 WDT，户用必须往 WDTRST 寄存器（地址： 0A6H）中依次写入 01EH 和 0E1H。 当 WDT激活后，晶振工作， WDT在每个机器周期都会增加。 WDT计时周期依赖于外部时钟频率。 除了复位（硬件复位或 WDT溢出复位），没有办法停止 WDT工作。 当 WDT溢出，它将驱动 RSR引脚一个高个电平输出。 中断 AT89S52 有 6 个中断 源：两个外部中断（ INT0 和 INT1），三个定时中断（定时器 0、 2）和一个串行中断。 每个中断源都可以通过置位或清除特殊寄存器 IE 中的相关中断允许控制位分别使得中断源有效或无效。 XX 大学学士学位论文 6 定时器 2 可以被寄存器 T2CON 中的 TF2 和 EXF2 的或逻辑触发。 程序进入中断服务后，这些标志位都可以由硬件清 0。 实际上，中断服务程序必须判定是否是 TF2 或 EXF2激活中断，标志位也必须由软件清 0。 定时器 0 和定时器 1 标志位 TF0 和 TF1 在计数溢出的那个周期的 S5P2 被置位。 它们的值一直到下一个周期被电路捕捉下来。 然而， 定时器 2 的标志位 TF2 在计数溢出的那个周期的 S2P2 被置位，在同一个周期被电路捕捉下来。 晶振特性 AT89S52 单片机有一个用于构成内部振荡器的反相放大器， XTAL1 和 XTAL2 分别是放大器的输入、输出端。 石英晶体和陶瓷谐振器都可以用来一起构成自激振荡器。 从外部时钟源驱动器件的话， XTAL2 可以不接，而从 XTAL1 接入，由于外部时钟信号经过二分频触发后作为外部时钟电路输入的，所以对外部时钟信号的占空比没有其它要求，最长低电平持续时间和最少高电平持续时间等还是要符合要求的。 图 31 内部振荡电路连接图 数码管的介绍 最常用的数码管为 LED 数码管 ,LED 就是 light emitting diode ，发光二极管的英文缩写。 它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。 它的优点：亮度高、工作电压低、功耗小、微型化、易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长、耐冲击、性能稳定。 微电脑控制可编程定时开关的设计 7 图 32 LED 数码管 单片机 I/O 的应用最典型的是通过 I/O 口与 7 段 LED 数码管构成显示电路。 7 段 LED数码管的发光原理 LED 数码管根据 LED 的接法不同分为共阴和共阳两类，了解 LED 的这些特性，对编程是很重要的，因为不同类型的 数码管，除了它们的硬件电路有差异外，编程方法也是不同的。 是共阴和共阳极数码管的内部电路，它们的发光原理是一样的，只是它们的电源极性不同而已。 将多只 LED 的阴极连在一起即为共阴式，而将多只 LED 的阳极连在一起即为共阳式。 以共阴式为例，如把阴极接地，在相应段的阳极接上正电源，该段即会发光。 当然， LED的电流通常较小，一般均需在回路中接上限流电阻。 假如我们将 “b”和 “c”段接上正电源，其它端接地或悬空，那么 “b”和 “c”段发光，此时，数码管显示将显示数字 “1”。 而将 “a”、 “b”、“d”、 “e”和 “g”段都接上 正电源，其它引脚悬空，此时数码管将显示 “2”。 其它字符的显示原理类同。 图 33 数码管原理图 LED 显示器的参数 由于 LED 显示器是以 LED 为基础的，所以它的光、电特性及极限参数意义大部分与发光二极管的相同。 但由于 LED 显示器内含多个发光二极管，所以需有如下特殊参数： XX 大学学士学位论文 8 由于数码管各段在同样的驱动电压时，各段正向电流不相同，所以各段发光强度不同。 所有段的发光强度值中最大值与最小值之比为发光强度比。 比值可以在 ～ 间，最大不能超过。 若笔画显示 器每段典型正向直流工作电流为 IF，则在脉冲下，正向电流可以远大于 IF。 脉冲占空比越小，脉冲正向电流可以越大。 控制数码管驱动级的控制电路（也称驱动电路）有静态式和动态式两类。 ① 静态驱动：静态驱动也称直流驱动。 静态驱动是指每个数码管各用一个笔画译码器（如 BCD 码二 十进制译码器）译码驱动 ② 动态驱动：动态驱动是将所有数码管使用一个专门的译码驱动器，使各位数码管逐个轮流受控显示，这就是动态驱动。 由于扫描速度极快。 显示效果与静态驱动相同。 稳压电源 稳压电源一般由变压器、整流器和稳压器 三大部分组成。 变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。 整流器把交流电变为直流电。 经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。 稳压电源的技术指标及对稳压电源的要求 稳压电源的技术指标可以分为两大类：一类是特性指标，如输出电压、输出电滤及电压调节范围；另一类是质量指标，反映一个稳压电源的优劣，包括稳定度、等效内阻（输出电阻）、纹波电压及温度系数等。 对稳压电源的性能，主要有以下四个万面的要求 ： 当输入电压 Usr （整流、滤波的输出电压）在规定范围内变动时，输出电压 Usc 的变化应该很小一般要求。 由于输入电压变化而引起输出电压变化的程度，称为稳定度指标 ，常用稳压系数 S 来表示： S 的大小，反映一个稳压电源克服输入电压变化的能力。 在同样的输入电压变化条件下， S 越小，输出电压的变化越小，电源的稳定度越高。 通常 S 约为。 公式（ 31） b. 输出电阻小 负载变化时（从空载到满载），输出电压 Usc ，应基本保持不变。 稳压电源这方面的性能可用输出电阻表征。 微电脑控制可编程定时开关的设计 9 输出电阻（又叫等效内阻）用 rn 表示，它等于输出电压变化量和负载电流变化量之比。 rn 反映负载变动时，输出电压维持恒定的能力， rn 越小，则 Ifz 变化时输出电压的变化也越小。 性能优良的稳压电源，输出电阻可小到 1 欧，甚至 0． 01 欧。 c. 电压温度系数小 当环境温度变化时，会引起输出电压的漂移。 良好的稳压电源，应在环境温度变化时，有效地抑制输出电压的漂移，保持输出电压稳定，输出电压的漂移用温度系数 KT 来表示 . e. 输出电压纹波小 所谓纹波电压，是指输出电压中 50 赫或 100 赫的交流分量，通常用有效值或峰值表示。 经过稳压作用，可以使整流滤波后的纹波电压大大降低，降低的倍数反比于稳压系数S。 继电器的介绍 继电器是一种电 气 控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小 的电流去控制较大电流的一种 “自动开关 ”。 故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。 按作用原理分 1．电磁继电器 器。 电磁继电器的工作原理和特性 电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。 只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触 点）吸合。 当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。 这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。 对于继电器的 “常开、常闭 ”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为 “常开触点 ”；处于接通状态的静触点称为 “常闭触点 ”。 固态继电器（ SSR）的工作原理和特性 固态继电器是一种两个接线端为输入端，另两个接线端为输出端的四端器件，中间采用隔离器件实现输入输出的电隔离。 固态继电器按负载电源类型可分 为交流型和直流型。 按开关型式可分为常开型和常闭型。 按隔离型式可分为混合型、变压器隔离型和光电隔离型，以光电隔离型为最多。 综上所述继电器是一种以小电流、低电压、直流电、单回路信号形式通过电磁作用进行吸合或弹开，达到控制大电流、高电压、交流电、多回路信号切换的开关器件。 XX 大学学士学位论文 10 第 4 章 微电脑控制可编程定时器的电路设计 微电脑控制按摩器的控制核心是单片机 AT89S52，除了单片机电路外还有 5V 稳压电源电路、按键输入电路、数码管显示电路、输出电源控制电路等。 电源电路 220V 交流电经电源变压器 2T1 降压、 桥式整流器 2B1 整流和电解电容 2C2 滤波后，再经由 5V稳压集成电路 2U1 稳压后得到 +5V直流电压作为单片机及其它电路的电源 Vcc，2BT1 是可充电电池（作为临时停电时的后备电源）， 2LED1 是电源指示灯。 如图 41。 图 41 5V 稳压电源 单片机时钟和复位电路 在单片机的 XTAL1 和 XTAL2 端接石英晶体振荡器 1Y1（ 12MHz）和电容 1C 1C3，为单片机提供 12MHz 的时钟信号。 晶体振荡器用来控制单片机的时钟信号，使单片机里的各个部件可以按时序运作， AT89S52 单片机常用的晶振频率为 12MHz，这样一个机器周期正好是 1 微秒。 单片机 RST 端为复位端，接有电容 1C1 和电阻 1R2，开机通电时，电容 1C1 两端相当于短路， RST 引脚上为高电平，然后电源通过电阻 1R2 对电容 1C1 充电， RST 端电压慢慢下降，降到一定电压值以下，即为低电平，单片机开始工作。 1S1 是复位按键（调试用），按下后 RST 引脚上为高电平， 1S1 放开后，电容 1C1 重复充电过程，当 RST 端电压降到低电平时，单片机程序从头开始执行。 如图 42。 微电脑控制可编程定时开关的设计 11 图 42 复位电路图和单片机电路图 按键输入电路 定时器面板上有 8 个轻 触按键，按键值由单片机的 ～ 端输入，按键 3S1～ 3S8分别是“时钟”按键、“设定”按键、“小时”按键、“分钟”按键、“清除”按键、“开”按键、“关”按键和“自动”按键。 当无按键按下时，单片机的 ～ 端读入的应是高电平；若有按键按下时，单片机 ～ 的某位为低电平，并设置电路同时触发单片机的外中断输入端 INT0，使控制程序转入中断服务程序，来扫描 ～ 的各位是哪个按键被按下，然后转入相应的按键处理程序。 如图 43。 图 43 按键电路图 数码显示电 路 显示电路采用 6 位 LED 数码管， 6 个数码管的 8 段字符负极与单片机 P2 并口的 8 位对应相连。 6 位数码管有 6 个正极引线。 由于数码管推动正极所需要的电流较大，而单片机 ～ 不能直接带动，就用三极管组成的放大电路来推动。 数码管 8 段字符是用单XX 大学学士学位论文 12 片机软件来译码的，由 P2 并口输出所需的字符数据， 6 个数码管的正极是快速（频率为500Hz）轮流导通的。 当第 1 位数码管的正极导通时（其它数码管的正极处于截止）， P2口输出的是第 1 位要显示的数据；过了 2MS，当第 2 位数码管的正极导通时（第 1 位和其它数码管的正极处于截止）， P2 口输出的是第 2 位要显示的数据。 因此 6 个数码管则快速轮流显示各自的字符，由于人眼有视觉暂留特性，所以看到的就是 6 个数码管在固定地显示各自的字符。 如图 44。 图 44 LED 显示电路图 输出电源通断控制电路 单片机受定时程序的控制，通过 端输出高电平或低电平，经三极管 5Q1 控制继电器 5K1 的通断，使电源插座 5P1 有电源输出或无电源输出，完成定时通断的功。