基于stc89c51单片机定时插座的设计与实现报告

基于stc89c51单片机定时插座的设计与实现报告内容摘要：

3 主要元器件原理及其应用 本次设计中主要器件有继 电器、 51 系列单片机 AT89S5 数码管 显示模块、 5V 稳压芯片 7805，在介绍系统的硬件设计之前，下面先简要介绍 一下这些关键器件的原理及应用。 继电器介绍 继电器是一种电子控制器件，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。 继电器的继电特性 继电器的输入信号 x从 0连续增加达到衔铁开始吸合时的动作值xx，继电器的输出信号立刻继续增大，输出信号 y 将不再起变化。 当输入量 x 从某一大于 xx 值下降到 xf，继电器开始释放，常开触点断开。 我们把继电器的这种特性叫做继 电特性，也叫继电器的输入 输出特性。 释放值 xf 与动作值 xx 的比值叫做反馈系数，即 Kf=xf/xx。 触点上输出的控制功率 Pc与线圈吸收的最小功率 P0之比叫做继电器的控制系数，即 Kc=Pc/P0。 继电器工作原理及特性 （ 1）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 ）释放。 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 ”。 （ 2）热敏干簧继电器的 工作原理和特性 热敏干簧继电器是一种利用热敏 磁性材料 检测和控制温度的 8 新型热敏开关。 它由感温磁环、恒磁环、 干簧管 、导热安装片、塑料衬底及其他一些附件 组成。 热敏干簧继电器不用线圈励磁，而由恒磁环产生的磁力驱动开关动作。 恒磁环能否向干簧管提供磁力是由感温磁环的温控特性决定的。 （ 3）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， 另外 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， 其中 以光电隔离型最多。 （ 4）磁簧继电器 磁簧继电器是以线圈产生 磁场 将磁簧管 发生动作的 继电器，为一种线圈传感装置。 因此磁簧继电器 具有 尺寸 小、轻量、反应速度快、短跳动时间等特性。 当整块铁磁金属或者其它导磁物质与之靠近的时候发生动作，开通或者 闭合电路。 由永久 磁铁 和干簧管组成。 永久磁铁、干簧管固定在一个不导磁也不带有磁性的支架上。 以永久磁铁的南北极的连线为轴线，这个轴线应该与干簧管的轴线重合或者基本重合。 由远及近的调整永久磁铁与干簧管之间的距离，当干簧管刚好发生动作（对于常开的干簧管，变为闭合；对于常闭的干簧管，变为断开）时，将磁铁的位置固定下来。 这时，当有整块 导磁材料 ，例如铁板同时靠近磁铁和干簧管时，干簧管会再次发生动作，恢复到没有磁场作用时的状态；当该铁板离开时，干簧管即发生相反方向的动作。 磁簧继电器结构坚固，触点为密封状态，耐用性高，可以作为机械设备的位置限制开关，也可以用以探测铁制门、窗等是否在指定位置。 （ 5）光继电器 光继电器为 AC/DC 并用的 半导体 继电器， 是 发光器件和受光器件一体化的器件。 输入 侧和输出侧电气性绝缘，但 信号 可以通过光信号传输。 其特点为寿命为半永久性、微小电流驱动信号、高 阻抗 绝缘耐压、超小型、光传输、无接点等。 主要应用于量测设备、通信设备、保全设备、医疗设备等。 继电器主要产品技术参数 （ 1）额定工作电压 9 额 定工作电压是指继电器正常工作时线圈所需要的电压，也就是控制电路的控制电压，根据继电器的型号不同，可以是交流电压，也可以是直流电压。 （ 2）直流电阻 直流电阻是指继电器中线圈的直流电阻，可以通过万能表测量。 （ 3）吸合电流 吸合电流是指继电器能够产生吸合动作的最小电流。 在正常使用时，给定的电流必须略大于吸合电流，这样继电器才能稳定地工作。 而对于线圈所加的工作电压，一般不要超过额定工作电压的 倍，否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。 （ 4）释放电流 释放电流是指继电器产生释放动作的最大电流。 当继电器吸合状态的电流减小到一定程度时，继电器就会恢复到未通电的释放状态。 这时的电流远远小于吸合电流。 （ 5）触点切换电压和电流 触点切换电压和电流是指继电器允许加载的电压和电流。 它决定了继电器能控制电压和电流的大小，使用时不能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点。 继电器的选用 （ 1）先了解必要的条件 ①控制电路的电源电压，能提供的最大电流； ②被控制电路中的电压和电流； ③被控电路需要几组、什么形式的触点。 选用继电器时，一般控制电路的电源电压可作为选用的依据。 控制电路应能给继电器提供足够的工作电流 ，否则继电器吸合是不稳定的。 （ 2）查阅有关资料确定使用条件后，可查找相关资料，找出需要的继电器的型号和规格号。 若手头已有继电器，可依据资料核对是否可以利用。 最后考虑尺寸是否合适。 （ 3）注意器具的容积。 若是用于一般用电器，除考虑机箱容积外，小型继电器主要考虑电路板安装布局。 对于小型电器，如玩具、遥控装置则应选用超小型继电器产品。 通过上面的性能了解和比较，及考虑的器件的性价比，本设计选择电磁继电器。 10 单片机 STC89C51介绍 STC89C51 单片机片内集成 256 字节程序运行空间、 8K 字节Flash 存储空间，支持最大 64K 外部存储扩展。 根据不同的运行速度和功耗的要求，时钟频率可以设置在 0～ 33M 之间。 片内资源有 4 组 I/O 控制端口、 3 个定时器、 8 个中断、软件设置低能耗模式、看门狗和断电保护。 可以在 4V 到 宽电压范围内正常工作。 不断发展的半导体工艺也让该单片机的功耗不断降低。 同时，该单片机支持计算机并口下载，简单的数字芯片就可以制成下载线。 根据不同场合的要求，这款单片机提供了多种封装，本次设计根据最小系统有时需要更换单片机的具体情况，使用双列直插 DIP40 的封装，如图 所示。 下面对定时开关 系统中使用到的管脚进行简单说明。 图 DIP40 封装 STC89C51 引脚图 P0 口： P0 口是一个 8 位漏极开路的双向 I/O 口。 作为输出口，每位能驱动 8 个 TTL 逻辑电平。 对 P0 端口写 “ 1” 时，引脚用作高阻抗输入。 当访。