定时开关插座的设计与制作大学论文Word格式.docx

定时开关插座的设计与制作大学论文Word格式.docx

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通过控制继电器的通断可以达到控制插座通断的目的。

本文首先介绍定时开关插座设计要实现的功能，接着阐述系统电路的设计及原理说明，包括设计方案选择、关键元器件介绍、电路设计说明（包括电源电路、键盘、单片机控制电路、液晶12232显示、继电器工作电路）软件设计流程以及系统的测试。

最后总结了定时开关插座设计完成的任务，分析系统的不足并提出了系统的应用展望。

关键词：

定时开关；

继电器；

AT89S52单片机；

液晶12232。

Abstract

WiththeincreasingpopularityofhomeappliancesandthePeoplelivingrhythmspeedingup,thedependenceofpeopleonelectricalappliancesfurthertoimprove,thedemandoftimingalsobecomefurtherincreasing.Sockettimerswitchcanbeusedintheoccasionswhereneedforregularsupplysuchasricecookers,waterdispenser,TV,computer,electricvehiclebatterycharging,timerswitchelectricblankets.Theuseofsockettimerswitchcanbeenergysaving,safe,healthy,andconvenientandsoon.

ThisarticlepresentsatimerswitchsocketdesignwhichisbasedontheAT89S52microcontroller.Thesystemisimplementedtheclock24-hourclockor100-hourtraveltimebyTimer0andTimer1ofAT89S52,anditisdisplayedthroughtheLCD12232.Relaylinks,brokenbycomparingthevalueoftherelaycontrolvariablestodeterminetheray.Itistobedeterminedthestartingorstoppingofregulartimebycomparedperminuteastarttimewithbeginandanendarraywithend,atthebeginningoftheraytoaddanoperation,attheendoftheminus1ontherayaction（ray’svaluedoesnotanegative）;

whenrayis0relayswitchoff,non-0connected.Offbycontrollingtherelaysocketcanbecontrolledon-offpurposes.

Thispaperintroducesthefunctionwhatthetimerswitchsocketdesignshouldachievefirstofall,andthendescribesthecircuitdesignandprinciplesofthesystemdescription,includingdesignchoices,concerningcomponentdescription,circuitdesigndescription（includingthepowercircuit,keyboard,singlechipcontrolcircuit,LCD12232display,therelayoperatingcircuit）,softwaredesignandtestingofthesystem.Finally,itwillsumupthetimerswitchsocketdesignthetasksshouldbecompleted,analyzesystem’sdeficienciesandproposethesystem’sapplicationprospect.

Keywords：

Timerswitch;

Relays;

AT89S52SCM;

LCD12232.

引言

现如今，往往由于某些特殊原因给我们的生活或工作带来一些困扰和遗憾。

比如：

家中的水塔忘记抽水而造成生活的一时不便；

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；

许多球迷或者新闻爱好者因为错过了开机时间而与精彩球赛或者新闻擦肩而过；

夏天里风扇的定时时间过短（一般为1个小时），不便于晚上分段定时使用等等。

而上面的这些问题都可以通过定时开关插座的定时功能得到解决。

随着电器产品待机能耗的迅速增长，家庭和社会付出了太多的代价，中国节能认证中心对家庭待机能耗做过的调查显示，待机能耗占到家庭电力消耗的10％左右，仅以电视机为例，平均每台电视机的待机能耗是8.07W，按每天待机2小时大约耗电0.016度。

定时开关插座能够实现定时给电器供电，在工作时间之外把电器的电源切断，这样就能解决电器的待机损耗，达到节约用电的目的。

定时开关插座是一款能在特定时间段内控制电器通、断电的开关插座。

能实现24小时制和100小时制两种时钟走时模式，在24小时制时钟模式，可以实现6组24小时内的任意定时，定时时间范围最小为1分钟；

在100小时制时钟模式，可以实现6组100小时内的任意定时，定时时间范围最小也是1分钟。

本文阐述了定时开关插座的硬件电路设计、软件算法设计,给出了自动开关插座的设计和定型方案,它可以对家中一些需要在特定时间对电器进行自动断、通电控制,而不需要拔掉插头，减少电器的待机损耗，解决生活中的一些烦恼。

1设计要求及构思

1.1设计要求

本次设计要求实现一个具有定时、按键设置及控制、定时时间显示等功能的定时开关插座，具体要求及指标如下：

（1）可以设定三组定时时间值。

（2）设定的定时时间调整范围为：

0～99分钟。

（3）具有开始/停止操作按键。

（4）具有定时时间显示和时钟显示。

1.2设计构思

根据题目和设计功能要求，系统的实施方案可以分为以下几个步骤：

首先，通过模式（模式0为24小时制，模式1为100小时制）选定时钟的走时方式，作为定时时间的判断标准。

然后通过按键设置定时时间分别存储在定时开始数组begin和结束数组end，通过数组的值与时钟的值进行比较，时间在定时数组时间范围内则继电器接通，否则断开。

用一个红色发光二极管的亮、灭来指示继电器的通、断的状态。

定时开关插座的显示则用液晶来实现。

用液晶的第一行显示时钟及目前所定时的组别；

第二行则显示定时开始时间；

第三行则显示定时的结束时间；

第四行显示目前所运行的模式。

电源部分用220V转换为直流5V给定时开关系统供电，并用干电池做储备电源，防止220V交流电断电了单片机控制部分就停止工作，失去作用。

用4*3键盘实现时钟、定时的设置及开始/停止等按键设置功能。

基于以上的设计构思，系统每个模块可以有几种不同的实施方案，经过反复比较论证，确定了系统的最终实施方案。

各个设计方案的分析和选择将在第二章进行详细介绍。

鉴于以上的构思，定时开关可以实现功能扩展，具体实现的功能指标如下：

（1）可以设定六组定时时间值。

（2）设定的定时时间调整范围分为两种情况：

①模式0状态时可设定的定时时间调整范围为：

0～24小时；

②模式1状态时可设定的定时时间调整范围为：

0～100小时。

（4）具有定时时间显示和时钟显示，具有显示模式、显示目前定时组别、定时时间设置等功能。

（5）在220V交流电断电的情况下，干电池仍能保证单片机的定时状态及时钟走时正常工作；

待交流电通电后干电池停止供电，转换为220V交流电转为5V直流电供电。

（6）具有时钟设置功能，具有液晶节能模式（即在30秒内都没有按键按下的话，就关闭液晶背景灯光）。

2设计方案分析确定

2.1系统框图

通过查找资料进行方案论证和选择，可以确定出定时开关插座系统的整体构成，本系统的系统框图如图2.1所示。

本设计是以AT89S52单片机为核心，以设置键盘设置时钟时间、定时时间、模式选择、开始、停止等功能。

单片机控制继电器来控制电器插座的通、断，以达到控制电器的通、断。

定时时间范围内导通电器插座，实现给电器供电，其他时间则断开。

电源提供给单片机5V直流电，有交流220V转为直流5V供电和干电池供电两部分，可对系统实现不间断供电。

液晶显示模块，在设置键盘没有输入时，显示时钟、模式、定时时间、定时组别等信息；

当键盘设置开始时，显示出当前设置的变化。

复位能实现系统的硬件复位。

图2.1系统设置框图

2.2开关的选择

现代自动控制设备中，都存在一个电子电路——电气电路的互相连接的问题，一方面要是电子电路的控制信号能够控制电气电路的执行元件（电动机、电灯、热水器等），另一方面又要为电子线路的电器电路提供良好的电隔离，以保护电子电路和人身的安全。

电子继电器和光耦合器便能起到这一桥梁的作用。

下面简要介绍各个方案的特点。

方案一：

采用继电器作为控制220V通、断的开关。

固态继电器（SSR）与机电继电器相比，是一种没有机械运动，不含运动零件的继电器，但它具有与机电继电器本质上相同的功能。

SSR是一种全部由固态电子元件组成的无触点开关元件，他利用电子元器件的点，磁和光特性来完成输入与输出的可靠隔离，利用大功率三极管，功率场效应管，单项可控硅和双向可控硅等器件的开关特性，来达到无触点，无火花地接通和断开被控电路。

选用SRD-05VCD-SL-C继电器最大电路可达到10A，即继电器的正常工作范围为0到2200瓦，可以给大部分家用电器供电。

方案二：

采用光耦合器实现单片机控制开关。

耦合器（opticalcoupler，英文缩写为OC）亦称光电隔离器，简称光耦。

光耦合器以光为媒介传输电信号。

它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。

目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。

本次设计开关部分可以用继电