智能插座終論文

1、河南機電高等專科學(xué)校畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計論論文文定時插座的設(shè)計與制作定時插座的設(shè)計與制作系 部： 電子通信工程系 專 業(yè)： 應(yīng)用電子技術(shù) 班 級： 2009 級 091 班學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 王建玲 2012 年 5 月 10 日河南機電高等?？茖W(xué)校 （小五號宋體）2目錄目錄畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計論論文文 .1摘要摘要 .3ABSTRACT.3緒論緒論 .4第第 1 章章 定時插座的相關(guān)介紹定時插座的相關(guān)介紹 .51.1 定時器插座的發(fā)展.51.2 定時器插座的現(xiàn)狀.51.3 定時插座需求情況.5第第 2 章章 主要元件的介紹主要元件的介紹 .72.1 單片機的介紹.72.2 單片機的選擇

2、.72.3 AT89S51 單片機功能特性介紹 .72.4 AT89S51 單片機引腳介紹及說明.72.5 特殊功能寄存器.8第第 3 章章 定時插座的設(shè)計定時插座的設(shè)計要要求與方案論證求與方案論證 .103.1 設(shè)計方案.103.2 硬件設(shè)計.103.2.1 電源部分設(shè)計.103.2.2 開關(guān)部分.103.2.3 單片機控制部分.113.2.4 最小系統(tǒng)的設(shè)計：手動復(fù)位和晶振電路.123.2.5 液晶數(shù)碼管顯示電路設(shè)計.133.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計.133.3.1 編程方法.133.3.2 程序設(shè)計.13第第 4 章章 結(jié)果與分析結(jié)果與分析 .18結(jié)束語和展望結(jié)束語和展望 .19致謝致謝 .20

3、參考文獻：參考文獻： .20附錄附錄 .21A：總原理圖：總原理圖.21河南機電高等?？茖W(xué)校 （小五號宋體）3摘要摘要現(xiàn)實生活中插座的應(yīng)用極其普遍，但是有極大一部分人當(dāng)充電設(shè)備不使用時忘記拔插頭也是很常見的現(xiàn)象，這造成了電能的浪費和設(shè)備的損壞。此論文論述和分析了當(dāng)今社會中插座的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀、以及國內(nèi)外專利，比較當(dāng)今普通的插座的不足，提出新的設(shè)計方案和解決方法，在程序的驅(qū)動下由單片機（AT89S51）芯片來實現(xiàn)定時功能，通過數(shù)碼管顯示設(shè)定的定時時間，在電池充滿的情況下自動切斷電源以達到節(jié)約電能，避免對電池造成過充以及由于沒有及時拔掉插頭而引起的各種事故問題。以及綜合現(xiàn)今社會上普通插座的的不足和

4、缺點，設(shè)計制作能夠使用戶自己設(shè)定充電時間、智能安全環(huán)保的新型定時器插座，為以后人們的生活提供了方便。關(guān)鍵詞 定時器、插座、單片機AbstractSocket application extremely common in real life, but there is a great number of people forgot to pull the plug on charging device does not use is very common phenomenon, resulting in a waste of energy and equipment damage. This

5、 papers Exposition and analysis has today social in the socket of development history, and status, and both at home and abroad patent, comparison today General of socket of insufficient, made new of design programme and solution method, in program of drive Xia by single tablets machine (AT89S51) chi

6、p to implementation scheduled function, by digital tube displayed set of scheduled time, in battery full of situation Xia automatically cut power to reached savings power, avoid on battery caused had filled and due to no timely pulled out Plug and caused of various accident problem. And General defi

7、ciencies and shortcomings of the current ordinary socket in the community, designed to enable users to set their own new timer socket of charging time, intelligence, safety and environmental protection， To facilitate peoples lives in the future.Key Words timer, socket, AT89S51. 河南機電高等專科學(xué)校 （小五號宋體）4緒論

8、緒論20 世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動下現(xiàn)在幾乎滲透到社會的各個領(lǐng)域，有力地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的提高，同時也使現(xiàn)代化的電子產(chǎn)品進一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。插座也不斷的應(yīng)用于各個方面，尤其是日常生活中各種充電設(shè)備都離不開插座的使用，隨著生活水平的提高，節(jié)能意識的增強，人們對插座的功能，外觀以及安全性等方面的考慮，目前市場上的電源插座功能太簡單，有時滿足不了人們需要。比如我們經(jīng)常遇到的就是電動車充電問題，電動車充電時間通常是 8個小時左右，太長則容易損耗電池，太短則充不滿，如果在晚上充電，又經(jīng)常不想從家里出來到車庫去給車充電，或者白天充電了，晚上不想

9、下車庫或者忘了拔電源插頭等等，這就造成很大的不方便。我設(shè)計的就是帶定時器的安全智能插座，它解決了普通插座由于在無人的條件下不能自動切斷電源，以造成電能浪費，損壞設(shè)備，甚至是由于不安全所造成的觸電事故等的缺陷。況且現(xiàn)在智能插座還沒有完全普及使用，對于那些想用上智能插座的人們來說，它存在很大的意義，當(dāng)然對于商家來說更是具有很大的商機，具有很大的市場價值。由于在現(xiàn)代發(fā)展迅速的社會中，我國電源產(chǎn)品的節(jié)能利用效率普遍不高，國家也未出臺相關(guān)規(guī)定，不但造成能源的較大浪費，而且在產(chǎn)品的出口上易受到進口國的技術(shù)指標(biāo)限制。插座行業(yè)雖然經(jīng)過幾十年的發(fā)展，但一直以來存在模仿、抄襲之風(fēng)，真正代表該行業(yè)未來發(fā)展方向的實用

10、技術(shù)并不多見。智能節(jié)電插座，有效堵住了能源浪費的這個缺口，與國家的產(chǎn)業(yè)政策相互吻合，有效提升了行業(yè)水平，代表了插座行業(yè)的未來發(fā)展方向。并且在智能插座在不改變用戶任何使用習(xí)慣下，可自動切斷電源，輕松打造低碳生活。同時也響應(yīng)了國家時刻要求節(jié)約能源，保護環(huán)境的政策。河南機電高等專科學(xué)校 （小五號宋體）5第第 1 章章 定時插座的相關(guān)介紹定時插座的相關(guān)介紹1.1 定時器插座的發(fā)展定時器插座的發(fā)展在國內(nèi)其他電器行業(yè) 風(fēng)起云涌的時候，貌不驚人的插座市場開始激流暗涌，插座是電器和電路之間的橋梁，是日常使最常見，最普通的電器附件。最早是沒有插座產(chǎn)品的，為了電器連接，人們只能將電線繞擰在電源端子上。但是，隨著電

11、器的大量出現(xiàn)，大量的非專業(yè)人員進入使用行列，這樣就產(chǎn)生了很多安全問題。造成了嚴(yán)重的觸電事故。于是就對電氣連接提出了安全、方便、快捷的要求。在這種情況下，插座產(chǎn)品就誕生了。起先插座產(chǎn)品很簡單，而且尺寸不統(tǒng)一，可能在一個國家內(nèi)一個城市生產(chǎn)的一個插頭，到了另一個城市就插不上它的插座了，為了使插座就有通用性，世界各國都先后制定了自己統(tǒng)一的插座標(biāo)準(zhǔn)，如我國在 1967年由廣州科學(xué)研究所制定，并通過國家第一個插座國家標(biāo)準(zhǔn) CB1002-67單項插頭插座型式，基本參數(shù)和尺寸 ，又如英國在 1950 年久頒布了 BS546250V 以下電路用的有接地出頭的兩極插頭、插座盒轉(zhuǎn)換器 ，這些強制性標(biāo)準(zhǔn)的頒布，統(tǒng)一了

12、每一個國家內(nèi)部插座的型式尺寸，從一定意義上也促進了貿(mào)易的發(fā)展。 插座產(chǎn)品不斷地發(fā)展，最初只是滿足簡單的取電需要。伴隨人民生活水平的提高，安全意識的增強，對美觀的需要，人們也對插座提出了更高的要求。目前，一大批智能型、遙控型、節(jié)能型的開關(guān)插座類產(chǎn)品正應(yīng)運而生。如具有遙控、定時的開關(guān)插座；具有集中控制、場景控制等功能的智能燈光控制系統(tǒng)，具有編程控制，遠(yuǎn)程控制等功能的智能家電控制系統(tǒng)等等。這一類產(chǎn)品的出現(xiàn)展示了插座產(chǎn)品的發(fā)展將越來越人性化。1.2 定時器插座的現(xiàn)狀定時器插座的現(xiàn)狀現(xiàn)代化的電器為快節(jié)奏的現(xiàn)代人營造了舒適的生活空間，而插座則是點綴這個空間的額不可忽視的細(xì)節(jié)。綜合我過插座行業(yè)的發(fā)展進程，已

13、有四十多年的歷史了，在最初的五十年代到七十年代末，全國各省市都有膠木電器生產(chǎn)廠來生產(chǎn)插座。進入八十年代一直到現(xiàn)在，我國的插座行業(yè)得到了迅猛的發(fā)展，在市場競爭日益激烈和國際化的同時，我國插座類電器附件行業(yè)也迎來了新的挑戰(zhàn)和機遇。這里值得一提的是，由于對外貿(mào)易的增多，國外的電器紛紛進入國內(nèi)市場，但他們配的是外國的插頭，與我國的插座不相兼容，即插不進我國的扁形插座中，如從英國進的電器有配 13A 大方插腳插頭，而美國式的電腦插頭兩扁插銷帶圓形接地的插頭英國是方形或者是圓形插座。歐洲國家主要是圓形插座。隨著這種形式的日益增多，就出現(xiàn)了現(xiàn)在市場上的萬能插座，即多孔插座、萬用孔插座或轉(zhuǎn)換器。這種插座的出現(xiàn)

14、的確給用戶解決客人燃眉之急，使用起來比較方便。在這樣一種百花齊放，百家爭鳴的市場競爭環(huán)境中，插座也得到了極大地豐富和 發(fā)展，出現(xiàn)了地面插座、漏電保護插座、防雷保護插座等新產(chǎn)品。插座類電器附件產(chǎn)品也從單一的功能發(fā)展為功能性和裝飾性相結(jié)合，并日益追求操作的安全性和舒適性。同時，建筑物內(nèi)的配電需求也將大大的增加，我國新的電氣設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中已參考發(fā)達國家的要求，對建筑物內(nèi)的插座數(shù)量也提出了新的要求。人類最早使用的定時器工具是沙漏或水漏，但在鐘表誕生之后，人們開始嘗試使用這種全新的計時工具來改進定時器，達到準(zhǔn)確控制時間段目的。定時器是國外 50 年代問世的產(chǎn)品。1962 年初，上海手表七廠在國內(nèi)首先開發(fā)的電

15、風(fēng)扇定時器是以發(fā)條為動力源，全金屬結(jié)構(gòu)。1876 年，英國外科醫(yī)生索加取得一項定時器裝置的專利，用來控制煤氣街燈的開關(guān)，它利用機械帶動開關(guān)來控制煤氣閥門。起初每周上一次發(fā)條，1918 年使用電鐘計時后， 就不用上發(fā)條了。定時器確實是一項了不起的發(fā)明，使相當(dāng)多需要人控制時間的工作變得簡單了許多。人們甚至將定時器用在了軍事方面，制成了定時炸彈，定時雷管?，F(xiàn)在的不少家用電器都安裝了定時器來控制開關(guān)或工作時間。定時器是一個多任務(wù)定時提醒軟件,它全面支持 WINDOWS 9X/ME/NT/2K/XP 按時執(zhí)行程序、播放聲音、關(guān)機、待機、撥號、斷開連接、關(guān)閉顯示器等等操作。具有多種設(shè)定任務(wù)的方法。支持 S

16、KIN,可以隨意更換界面。1.3 定時插座需求情況定時插座需求情況河南機電高等專科學(xué)校 （小五號宋體）6智能插座已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮僖彩欠浅Ｖ匾谋匦杵?，廣泛用于個人家庭以及一些公共場所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂帶來極大的方便。尤其是現(xiàn)代生活水平的提高,人們對住宅電氣裝置的要求也越來越高,人們不再滿足照明、風(fēng)扇、洗衣機、電冰箱、彩電等電氣設(shè)備帶來的方便,更加熱衷追求音響、空調(diào)、大屏幕彩電、電腦、電話帶來的享受。隨著當(dāng)今知識經(jīng)濟、信息時代的到來,可視電話、電子購物、家庭辦公等智能化住宅建筑將不斷涌現(xiàn)。這些電能、信息的傳遞除通過電線、電纜外,還必須通過插座這個小小電氣裝置件輸送給用電

17、設(shè)備或信息終端?？梢?插座的種類和數(shù)量在現(xiàn)代住宅中呈日益增長的趨勢。所以,現(xiàn)代住宅中插座的選型、布置位置、數(shù)量和安裝高度都直接關(guān)系到住戶今后的使用效果,是現(xiàn)代住宅電氣設(shè)計中十分重要的內(nèi)容。建筑電氣設(shè)計人員應(yīng)對插座這個小小的電氣裝置引起足夠重視。當(dāng)然有很多單位或是個人，下班后并不關(guān)閉電腦，而那些連接電器的插座也會常年的不關(guān)閉，這看起來是件小事，實際上是在浪費再生資源。一臺電腦所產(chǎn)生的熱量也許不重要，但一億臺電腦一秒鐘產(chǎn)生的熱量，如果聚集起來將會毀滅很多生命。就是由于普通插座存在很大的缺陷，導(dǎo)致很多很多事故的發(fā)生，因此，使用智能節(jié)電插座板，不需要拔掉插頭也能斷電，有效的解決了待機能耗問題。同時安全

18、環(huán)保.河南機電高等?？茖W(xué)校 （小五號宋體）7第第 2 章章 主要元件的介紹主要元件的介紹2.1 單片機的介紹單片機的介紹單片機是指一個集成在一塊芯片上的完整計算機系統(tǒng)。盡管它的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個完整計算機所需要的大部分部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會具有外存。同時集成諸如通訊接口、定時器，實時時鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強大的單片機系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。單片機也被稱為微控制器（Microcontroller） ，單片機是依靠程序的，并且可以修改。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨特的一些功能。早

19、期的單片機都是 8 位或 4 位的。其中最成功的是INTEL 的 8031，因為簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。此后在 8031 上發(fā)展出了 MCS51 系列單片機系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了 16 位單片機，但因為性價比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90 年代后隨著消費電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機技術(shù)得到了巨大的提高。隨著 INTEL i960 系列特別是后來的 ARM 系列的廣泛應(yīng)用，32 位單片機迅速取代 16 位單片機的高端地位，并且進入主流市場。而傳統(tǒng)的 8 位單片機的性能也得到了飛速提高，處理能力比起 80 年代提高了數(shù)百倍

20、。目前，高端的 32 位單片機主頻已經(jīng)超過 300MHz，性能直追 90 年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價格跌落至 1 美元，最高端的型號也只有 10 美元。當(dāng)代單片機系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機上。而在作為掌上電腦和手機核心處理的高端單片機甚至可以直接使用專用的 Windows 和 Linux 操作系統(tǒng)。2.2 單片機的選擇單片機的選擇單片機的種類很多，也有很多的類別，現(xiàn)今主要有：AVR 單片機、Motorola 單片機、MDT20XX 單片機、EPSON 單片機、東芝單片機、以及 EM78 單片機，還有 Intel 公司生

21、產(chǎn)的 C51 系列單片機，由于現(xiàn)在注重低價格、等功耗、多用途、低電壓兼容等諸多因素，這里選擇 C51 單片機。2.3 AT89S51 單片機功能特性介紹單片機功能特性介紹AT89S51 是一個低功耗，高性能的 CMOS 單片機，內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括 CPU、存儲器、并行接口、串行接口、定時計數(shù)器、和中斷系統(tǒng)幾個部分。片內(nèi)含有 8k 可反復(fù)擦鞋的擦寫的程序存儲器和 12B 的存儲數(shù)據(jù)存儲器（RAM） ，器件采用 Intel 公司推出的高密度、非易失性存儲技術(shù)，功能強大的單片機應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。其主要工作特性如下：片內(nèi)程序存儲器含有 8K 的 flash 程序存儲器，可擦寫壽命為 1000 次；片內(nèi)程序

22、存儲器是 256 字節(jié)的 RAM，用于存放可以讀/寫的數(shù)據(jù);具有 32 根可編程的 I/O 口線 P0-P3，每個口都可以用于輸入和輸出；有兩個 16 位定時計數(shù)器，每個定時/計數(shù)器都可以設(shè)置成計數(shù)和定時方式；有 5 中斷源、2 個優(yōu)先級的中斷嵌套結(jié)構(gòu)；一個全雙工通用異步接收發(fā)送器（URAT）串行接口，用于實現(xiàn)單片機的與單片機或單片機與其他計算機之間的串行通信。具有一個數(shù)據(jù)堆棧指針 DPTR；低功耗工作模式有空閑模式和掉電模式；片內(nèi)振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路，時鐘振蕩電路時控制器的核心，為控制器提供時鐘脈沖。2.4 AT89S51 單片機引腳介紹及說明單片機引腳介紹及說明 河南機電高等專科學(xué)校 （小

23、五號宋體）8VCC：接+5V 電源VSS:接地。P0 口（P0.0-P0.7 共 8 條引腳）：是雙向 8 位 I/O 口。在訪問外部存儲器時，可分時用作低 8 位地址線和8 位數(shù)據(jù)線；P0 能驅(qū)動 8 個 LSTTL 負(fù)載。P1 口（P1.0-P1.7 共 8 條引腳):P1 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。它能驅(qū)動 4 個 LSTTL 負(fù)載。P1.0 和 P1.1 還分別作為片內(nèi)精密模擬比較器的同相輸入(AIN0)和反相輸入（AIN1)。P1 口輸出緩沖器可吸收 20mA 電流并能直接驅(qū)動 LED 顯示。當(dāng) P1 口引腳寫入“1”時,其可用作輸入端。當(dāng)引腳 P1.2P1.

24、7用作輸入并被外部拉低時,它們將因內(nèi)部的上拉電阻而流出電流(IIL)。P1 口還在閃速編程和程序校驗期間接收代碼數(shù)據(jù)。P2 口（P2.0-P2.7 共 8 條引腳):P2 口是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。在訪問外部存儲器時，它送出高 8 位地址。它能驅(qū)動 4 個 LSTTL 負(fù)載。P3 口（P3.0-P3.7 共 8 條引腳):P3 口是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口.這 8 個引腳都有各自的第二功能，在實際應(yīng)用中，大多數(shù)情況下都是用 P3 口的第二功能。同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。P3 口緩沖器可吸收 20mA 電流。當(dāng) P3 口引腳寫入“1

25、”時,它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可用作輸入端。用作輸入時,被外部拉低的 P3 口引腳將用上拉電阻而流出電流(IIL).RESET/VPD(9 腳)：當(dāng)振蕩器運行時，此引腳上出現(xiàn)兩個機器周期以上的高電平，是單片機復(fù)位；VCC 掉電期間，此引腳可接備用電源，已保護內(nèi)部 RAM 的數(shù)據(jù)部丟失；當(dāng) VCC 降到規(guī)定水平，而 VPD 在其規(guī)定的電壓范圍（50+-50)內(nèi)時，VPD 向內(nèi)部 RAM 提供備用電源。 ALE/PROG(低電平有效） （30 引腳）：當(dāng)訪問外部存儲器時，P0 口即作為低 8 位地址輸出口，又作為數(shù)據(jù)輸入/輸出口。為了使地址與數(shù)據(jù)不至于混淆，通常先送地址后送數(shù)據(jù)。ALE（允許地址鎖

26、存）將 P0 口輸出的低 8 位地址鎖存，從而實現(xiàn)低位地址與數(shù)據(jù)的分離。不訪問外部存儲器時 ALE 端仍以不變的頻率周期性地出現(xiàn)正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6.因此它可以用作對外輸出的時鐘。PSEN(低電平有效） （29 腳）：是外部程序存儲器的讀選通信號。在玩不程序存儲器取指令（或常數(shù)）期間，每一個機器周期兩次有效。每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， PSEN(低電平有效）信號將不出現(xiàn)， PSEN(低電平有效）可以驅(qū)動 8 個 LSTTL 輸入。EA(低電平有效）/VPP(31 腳)： EA(低電平有效）端保持高電平時，訪問內(nèi)部程序存儲器，但在 PC（程序計數(shù)器）值超過內(nèi)部程序存儲器尋址空

27、間時，將自動轉(zhuǎn)向訪問外部程序存儲器。當(dāng) EA(低電平有效）端保持低電平時，不管是否有內(nèi)部程序存儲器，則只訪問外部程序存儲器。XTAL1(19 腳)：接外部晶振的一端。在單片機內(nèi)部，它是一個反相放大器的輸入端，這個放大器就構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。當(dāng)采用外部振蕩器時，對于 HMOS 單片機，此引腳應(yīng)接地；對于 CHMOS 單片機，此引腳作為驅(qū)動端。XTAL2(18 腳）：接外部晶振另一端。在單片機內(nèi)部，接至上述反相放大器的輸出端。當(dāng)采用外部晶振時，對 HNOS 單片機，此引腳接受振蕩器的信號，即把此信號直接接到時鐘發(fā)生器的輸入端；對 CHMOS 單片機，此引腳應(yīng)懸浮。2.5 特殊功能寄存器特殊功能寄存器

28、PC：程序計數(shù)器，用于存放將要執(zhí)行的指令地址，CPU 每讀取指令的一個字節(jié)，PC 便自動加 1，指向被指令的下一個字節(jié)或下一條指令地址，從而實現(xiàn)程序的順序執(zhí)行，可尋址 64KB 范文的 ROM。累加器 A:是一個最常用的 8 位特殊功能寄存器，它既可以存放操作數(shù)，也可以存放運算的中間結(jié)果。累加器 B：是一個 8 位寄存器，主要用于乘法和除法的運算.程序狀態(tài)寄存器 PSW：是一個 8 位寄存器，用于存放程序執(zhí)行后的狀態(tài)信息。堆棧指針：在內(nèi)存中按照“先進后出，后進先出”的原則進行存取數(shù)據(jù)的 RAM 區(qū)域。用途是保護現(xiàn)場和斷點地址。DPTR:數(shù)據(jù)指針是一個 16 位寄存器，由高位字節(jié) DPH 和低位

29、字節(jié) DPL 組成，用來存放 16 位存儲器的地址，以便對外部數(shù)據(jù)存儲器 RAM 讀寫數(shù)據(jù)。河南機電高等?？茖W(xué)校 （小五號宋體）9引腳圖如下： P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RESET/VPD9RXD、P3.010TXD、P3.111INT 0、P3.212INT 1、P3.213T0、P3.314T1、P3.515WR、P3.616RD、P3.717XTAL218XTAL119P1.020P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN29ALE/PROG30EAVPP31P0.732P

30、0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039VCC40AT89S51K6河南機電高等?？茖W(xué)校 （小五號宋體）10第第 3 章章 定時插座的設(shè)計要求與方案論證定時插座的設(shè)計要求與方案論證3.1 設(shè)計方案設(shè)計方案 根據(jù)設(shè)計的要求及性能，智能插座的主要功能是定時作用，是日常使用的需充電的電器設(shè)備在充電中更加方便，插座的功能是在定時充電完成后自動切斷電源，因此本設(shè)計可以理解為是由單片機構(gòu)成的電路，硬件電路主要包括主控制電路、顯示電路、開關(guān)電路、鍵盤電路等。主控制電路主要由 AT89S51 單片機控制，應(yīng)用單片機的定時與技術(shù)原理；顯示電路由數(shù)碼管構(gòu)成，K2、K3、K

31、4、K5 分別用于顯示時、分、秒和對時、分、秒的調(diào)節(jié)。3.2 硬件設(shè)計硬件設(shè)計3.2.1 電源部分設(shè)計電源部分設(shè)計在提供 220V 電壓的情況下，電路得電接通，指示燈發(fā)亮表示通電正常，當(dāng)通電飽和后指示燈會熄滅。設(shè)計如下：12J1220VC16uFR1680KD1IN4007D2IN4007D36VD46V12J348V123J2LM7805C21000uFC31000uFR251KQ19013V+V+ 3.2.2 開關(guān)部分開關(guān)部分所設(shè)計的定時電源插座是多孔插座，當(dāng)設(shè)備的插頭插進插孔時，開關(guān) K1（或 K2）閉合，使得電路接通，對設(shè)備進行通電。如圖：河南機電高等?？茖W(xué)校 （小五號宋體）11PPK

32、1K2NV+K6K73.2.3 單片機控制部分單片機控制部分在現(xiàn)有條件下選擇使用數(shù)碼管代替液晶顯示屏，其中四個數(shù)碼管用于顯示設(shè)定的時間單片機時主控制電路，主要用于控制時間的設(shè)定，以及顯示部分，另外一個用于顯示工作狀態(tài)；K1、K2、K3、K4 按鍵用于對時分秒的調(diào)節(jié)。河南機電高等?？茖W(xué)校 （小五號宋體）12C130pC230pYCRYSTALR110KR2100KR3100KR4100KR5100KR6100KR7100K12J3abfcgdeDPYLEDgn1234567abcdefgDPY_7-SEG123456789CON9KK1K2D1D210K10KP1.01P1.12P1.23P1.

33、34P1.45P1.56P1.67P1.78RESET/VPD9RXD、P3.010TXD、P3.111INT 0、P3.212INT 1、P3.213T0、P3.314T1、P3.515WR、P3.616RD、P3.717XTAL218XTAL119P1.020P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN29ALE/PROG30EAVPP31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039VCC40AT89S51C2K3K4abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpab

34、fcgddpabfcgddpabfcgddpDSY 3.2.4 最小系統(tǒng)的設(shè)計：手動復(fù)位和晶振電路最小系統(tǒng)的設(shè)計：手動復(fù)位和晶振電路手工復(fù)位電路可以在按鍵按下時，重新設(shè)置定時時間。晶振電路為電路起振提供時鐘頻率，同時減少電路之間寄生電容的影響，更好的保證電路的正常工作。R9100KC3Z Uu C130pC230pX 2CRYSTAL手動復(fù)位電路 晶振電路河南機電高等專科學(xué)校 （小五號宋體）13 3.2.5 液晶數(shù)碼管顯示電路設(shè)計液晶數(shù)碼管顯示電路設(shè)計液晶數(shù)碼管顯示時分秒 ，通過按鍵來調(diào)節(jié) abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpabfcgddpabfcgddpabfcgdd

35、pDSY 3.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計 3.3.1 編程方法編程方法 編程前，設(shè)置好地址，數(shù)據(jù)和控制信號，AT89S51 編程方法如下： 1、在地址線上加上要編程單元的地址信號； 2、在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的地址信號； 3、在高電壓編程方式時，將 EA/VPP 端加上+12V 電壓； 4、每對 Flash 存儲陣列寫入一個字節(jié)或沒寫入一個程序加密位，加上一個 ALE/PROG 編程脈沖，每個字節(jié)寫入周期是自身定時的，通常約為 1.5 秒，重復(fù)步驟，改變編程單元的地址和寫入的數(shù)據(jù)，直到全部文件編程結(jié)束。 3.3.2 程序設(shè)計程序設(shè)計 /*定時開關(guān)*/#include/*包含庫函數(shù)*/*七段數(shù)碼

36、管，高電平有效，順序為 abcdefg*/Unsigned char led=0,0,0,0;將一個 LED 定定義成一個數(shù)組，用來顯示時，分，秒*/Charcode um=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f,0 x00;Unsigned int counter;/*counter 作為定時器中斷的計數(shù)器*/Unsigned char n,w=0,flag1=0,flag2=0;/*n 為閃爍次數(shù)計數(shù)器，w 為顯示計數(shù)器，flag 為設(shè)置按鍵計數(shù)器，flag1 和 flag2 均為延時消抖計數(shù)器*/Unsign

37、ed char K1_on=0,K2_on=0;/*K1_on 和 K2_on 分別為開關(guān) 1 和開關(guān) 2 的開啟和關(guān)斷寄存器* /Unsigned char h_data=0,m_data=0,s_data=0;/*時鐘的時、分、秒計數(shù)器*/Unsigned char hdata1_off=0,mdata1_on=3,hdata2_on=0;mdata2_on=7;/*開關(guān) 1 和開關(guān) 2 的開啟時間寄存器*/Unsigned char hdata1_off=0,mdata1_off=5,hdata2_off=0,mdata2_off=9;/*開關(guān) 1 和開關(guān) 2 的關(guān)斷時間寄存器*/Voi

38、d display(void);/*申明顯示子程序*/河南機電高等?？茖W(xué)校 （小五號宋體）14Void delay(Unsigned int j )/*定義可變延時子程序*/Unsigned int i; for(i=0;i23)h1=h1%10;return h1;/*定義十的十位加 1 函數(shù)*/Unsigned char h0_set(Unsigned char h0 ) if (h0%10=3&h0/10=2) h0h0/10*1; Else h0=h0%10+1h0/10*10;return h0 ;/*定義十的個位加 1 函數(shù)*/Unsigned char M1_set(Un

39、signed char M1) M1=(M1/10+1)*10+M1%10; if (M1=60) M1=M1%10;return M1;/*定義分的十位加 1 函數(shù)*/Unsigned char M0_set(Unsigned char M0) if (M0%10=9) M0=M0/10*10; Else MO=M0%10+1+MO/10*10;return MO;/*定義分的各位加 1 函數(shù)*/Void display (void)/*定義顯示子程序*/char code um=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0

40、x6f,0 x00;/*定義 0-9 的 LED 顯示斷碼數(shù)組。0 x00 為不顯示（消隱）*/Char code tv=0 xfe,0 xfd,0 xfb,0 xf7;/*定義位碼數(shù)組，用于控制顯示碼送到哪個 LED*/Unsigned char k,i;Switch(flag)/*根據(jù)設(shè)置所處的模式顯示時鐘*/case0:load_LED(h_data,m_data);break;/*顯示時鐘*/case1:load_LED(h_data,m_data);break;/*顯示修改時鐘設(shè)置*/case2:load_LED(h_data,m_data);break;/*顯示設(shè)置開關(guān) 1 開啟時

41、間設(shè)置*/case3:load_LED(h_data1_on,m_data1_on);break;/*顯示設(shè)置開關(guān) 1 關(guān)斷時間設(shè)置*/case 4:load_LED(h_data2_on,m_data2_on);break;/*顯示設(shè)置開關(guān) 2 開啟時間設(shè)置*/case5:load_LED(h_data2_off,m_data2_off);break;/*顯示設(shè)置開關(guān) 2 關(guān)斷時間設(shè)置*/case6:load_LED(h_data1_on,m_data1_on);break;/*顯示設(shè)置開關(guān) 1 設(shè)置好的開啟時間*/case7:load_LED(h_data1_off,m_data1_off

42、);break;/*顯示設(shè)置開關(guān) 1 設(shè)置好的關(guān)斷時間*/case8:load_LED(h_data2_on,m_data2_on);break;/*顯示設(shè)置開關(guān) 2 設(shè)置好的開啟時間*/case9:load_LED(h_data2_off,m_data2_off);break;/*顯示設(shè)置開關(guān) 2 設(shè)置好的關(guān)斷時間*/ default ：p1=0 xff;load_LED(h_data,m_data;break;/*其它條件下顯示時鐘*/ n+;/*用來對顯示的次數(shù)進行計數(shù)，以便控制對需要設(shè)置的位進行閃爍*/for(k=0;k180)/*每送顯示 180 次閃爍一次*/n=0;If(k=w)

43、/*如果送顯示的位是正準(zhǔn)備調(diào)整的位，則需要閃爍顯示，以下兩句是控制閃爍顯示*/if(n50) flag1=0; flag1+;/*用 flag1 對調(diào)整鍵按下次數(shù)計數(shù)，目的是通過一個按鍵實現(xiàn)多種功能*/if （flag1=10)flag1=0; if(p3_1=0)/*移位控制鍵，在 4 個 LED 上來回移動，選擇需要設(shè)置的 LED*/delay（100） ；/* 消抖*/while (p3_1=0)display()if(flag)/*當(dāng) flag 不等于 0 是說明處于調(diào)整狀態(tài)，此時通過移位鍵選擇調(diào)整哪一個 LED*/w=w+1;河南機電高等?？茖W(xué)校 （小五號宋體）16 if(w=4)

44、w=0;if (p3_2=0)/*加 1 操作*/delay（100); /*消抖*/while（P3_2=0)display（） ；if （flag）switch （flag) case1: if(w=0) h_data=H1_set（hdata） ；display（） ； if(w=1) h_data=H1_set（h data） ；display（） ；if(w=0) h_data=H1_set（h data） ；display（） ； delay(100);/*消抖*/ While(P3_2=0) display() if(flag)/*當(dāng)處于調(diào)模式時，對選擇的 LED 加 1*/ s

45、witch (flag) case 1: if (w=0) h_data=H1_set(h_data);display();/*校準(zhǔn)時間時分*/ if (w=1) h_data =H0_set(h_data);display(); if (w=2) h_data=M1_set(m_data);display(); if (w=3) h_data=M0_set(m_data);display(); break； case 2： if （w=0） h_data1_on=H1_set(h_data1_on);display(); if （w=1） h_data1_on=H0_set(h_data1_

46、on);display(); if （w=2） h_data1_on=m1_set(m_data1_on);display(); if （w=3） h_data1_on=m1_set(m_data1_on);display(); break; case 3: if （w=0） h_data1_off=H1_set(h_data1_off);display();if （w=1） h_data1_off=H0_set(h_data1_off);display();if （w=2） h_data1_off=M1_set(m_data1_off);display();if （w=3） h_data1_

47、off=M1_set(m_data1_off);display(); break; case 4: if （w=0） h_data2_on=H1_set(h_data1_on);display(); if （w=1） h_data2_on=H0_set(h_data1_on);display(); if （w=3） h_data2_on=M1_set(m_data1_on);display(); if （w=4） h_data2_on=M1_set(m_data1_on);display(); break; case 5: if （w=0） h_data2_off=H1_set(h_data1

48、_off);display(); if （w=1） h_data2_off=H0_set(h_data1_off);display(); if （w=2） h_data2_off=M1_set(m_data1_off);display();if （w=3） h_data2_off=M1_setm_data1_off);display(); break; default : TR0=1；break； 河南機電高等?？茖W(xué)校 （小五號宋體）17 定時器中斷服務(wù)子程序viod time () interupt1 /*定時器中斷服務(wù)子程序*/ continue +; if (counter=10000)

49、 s_data+;counter=0; if (s_data=60) s_data=60; m_data+; if (m_data=60) m_data=0; h_data+; main() IE=0 x8a; EAESET1EX1ET0EX0=10001010/*中斷允許控制*/ TMOD=0X02；GATE1C/TM1M0GATE0C/TM1M0=00000010 TH0=176 TL0=-176 TR0=1; P3_6=1; P3_7=1;While (1) P1=num flag ; adjust;顯示時間與設(shè)定時間比較程序 K1_on=h_datah_data1_on&h_d

50、atah_data1_on& m_data_on=m_data1_on&m_data=m_data1_on&m_datah_data2_on&h_datah_data2_on& m_data_on=m_data2_on&m_data=m_data2_on&m_data m_data2_off,1,0; if (K1_on) P3_6=0; else P3_6=1; if (K2_on) P3_7=0; else P3_7=1; display(); 河南機電高等專科學(xué)校 （小五號宋體）18第第 4 章章 結(jié)果與分析結(jié)果與分析 在了解了插座

51、的發(fā)展史之后，以及它在現(xiàn)實生活中的使用情況和當(dāng)今社會上插座的不足之后，設(shè)計和制作的帶定時器的插座經(jīng)過測試與檢驗，硬件的功能得到了實現(xiàn)，通過軟件仿真程序運行正常，符合自己設(shè)計時要求達到的目的和標(biāo)準(zhǔn)。同時也解決了現(xiàn)有插座的不足，使其具有了定時的功能，安全環(huán)保智能?？偟墓δ苁怯蓡纹瑱C來控制的，在程序的驅(qū)動下實現(xiàn)了定時的功能，在按鍵的調(diào)節(jié)作用下可以對時分秒進行設(shè)置和調(diào)節(jié)，同時有數(shù)碼管顯示。河南機電高等專科學(xué)校 （小五號宋體）19結(jié)束語和展望結(jié)束語和展望這次畢業(yè)設(shè)計使我學(xué)到了新的知識，不僅使我的綜合能力得到了很好的提高，而且拓寬了知識面,強化了自己把所學(xué)知識應(yīng)用于實踐的能力，通過設(shè)計與制作，使我掌握了一

52、些單片機知識的基本應(yīng)用技能，提高了自己的動手能力，觀察能力，分析和解決問題的能力，同時在此過程中也鞏固、強化了理論基礎(chǔ)知識，增加了感性知識，進一步加深對單片機應(yīng)用的理解，提高了對單片機編程的理解，當(dāng)然對現(xiàn)今世界上插座的使用情況有了更深一步的了解，注意到怎樣在競爭如此激烈的今天，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有產(chǎn)品的不足，提出新的的設(shè)計方案,進而解決問題,以使產(chǎn)品得到更新的洞察力。同時也培養(yǎng)了自己分析和判斷電路故障等方面的愛好，以及嚴(yán)肅認(rèn)真，實事求是的科學(xué)態(tài)度，辯證思維的看待問題。 掌握了單片機內(nèi)部的結(jié)構(gòu)組成和存儲結(jié)構(gòu)，學(xué)會了常用指令的功能和使用方法，各種尋址方式、中斷源、中斷控制寄存器、中斷響應(yīng)過程，定時計數(shù)器的結(jié)構(gòu)

53、、功能和使用方法等等。 我的感受是，在設(shè)計過程中我不僅鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上沒有學(xué)到過的知識，掌握了一種系統(tǒng)的研究方法，可以進行一些簡單的編程。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，例如對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻， 掌握得不夠牢固，學(xué)習(xí)了單片機 C 語言。這是一個磨練意志的過程，從選題開始，硬件和軟件系統(tǒng)的設(shè)計、到最后的軟件仿真完成，這其中經(jīng)歷了很多困難，但是更重要的是在這個過程中我得到了很大的鍛煉。一方面通過 C51 單片機等一些器件的設(shè)計讓我學(xué)習(xí)和掌握了單片機技術(shù)的基礎(chǔ)知識和技術(shù)要點，