實(shí)用制作：基于單片機(jī)的數(shù)顯可調(diào)定時(shí)器
隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，充電型電子設(shè)備的種類和數(shù)量也跟著迅猛發(fā)展，尤其是電動(dòng)車和手機(jī)。這些電子設(shè)備在給我們生活和工作帶來便捷的同時(shí)，充電的問題也使得人們不厭其煩，電動(dòng)車大約需要充電8小時(shí)左右，手機(jī)大約需要充電3小時(shí)左右，然而當(dāng)充電結(jié)束后，人們經(jīng)常忘記拔掉電源，更有甚者給電池充電達(dá)數(shù)天，這對(duì)電池的功能和使用壽命無疑是一種破壞。介于此，筆者萌生了自己動(dòng)手設(shè)計(jì)制作一個(gè)數(shù)顯可調(diào)定時(shí)器的想法，來解決一些生活中的問題。
數(shù)顯可調(diào)定時(shí)器數(shù)顯可調(diào)定時(shí)器原理介紹
通過小時(shí)和分鐘的“加”“、減”按鍵對(duì)需要的定時(shí)時(shí)間進(jìn)行預(yù)設(shè)，確定無誤后，按下啟動(dòng)按鍵，定時(shí)開始，這時(shí)，數(shù)碼管便會(huì)從預(yù)設(shè)時(shí)間開始倒計(jì)時(shí)，同時(shí)充電發(fā)光二極管每秒閃爍一次，當(dāng)計(jì)時(shí)到零后，充電發(fā)光二極管由閃爍狀態(tài)變成常亮，繼電器動(dòng)作，切斷充電電源。
假如電路在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)故障或者運(yùn)行錯(cuò)誤，需要按單片機(jī)的復(fù)位鍵，然后對(duì)定時(shí)時(shí)間重新調(diào)整后，按啟動(dòng)按鍵，重新開始定時(shí)。
電路框圖如圖1所示。電路原理圖如圖2所示。
圖1 電路方框圖
圖2 電路原理圖
1. 輸入部分
輸入部分有五個(gè)按鍵組成，分別是分鐘+10、分鐘-10、小時(shí)+1、小時(shí)-1和設(shè)置完成按鍵。定時(shí)器的初始值是8小時(shí)。
使用前，先通過這五個(gè)按鍵進(jìn)行定時(shí)時(shí)間的設(shè)置，分鐘設(shè)置鍵的分辨率之所以10分鐘為一個(gè)步進(jìn)階梯完全是考慮的實(shí)際的需要，因?yàn)闊o論是電動(dòng)車還是手機(jī)，都沒有必要以一分鐘為單位，當(dāng)然，使用者可以根據(jù)自己的需要?jiǎng)邮中薷某绦?，已達(dá)到自己的要求。
本制作所使用的按鍵均為四腳封裝常開型按鍵，使用前需通過萬用表對(duì)引腳進(jìn)行測(cè)量來確定那組引腳作為開關(guān)使用，當(dāng)然也可以直接使用對(duì)角線引腳作為開關(guān)按鍵，另外兩個(gè)引腳懸空，便不會(huì)出現(xiàn)問題。同時(shí)需要提醒的是，電路板上另外一個(gè)按鍵是單片機(jī)的復(fù)位按鍵，電路正常工作時(shí)不要去觸摸。
輸入部分的電路工作原理就是單片機(jī)對(duì)按鍵的識(shí)別，如圖3所示，單片機(jī)的P1口通過上拉電阻接高電平，當(dāng)沒有按鍵按下時(shí)，P1.0～P1.4的管腳電壓為高電平，如果某一個(gè)按鍵按下，相應(yīng)的單片機(jī)并口就會(huì)被拉低為低電平。編程時(shí)，只要掃描P1.0～P1.4的狀態(tài)，便能完成對(duì)按鍵的識(shí)別。
圖3 輸入部分
2. 控制部分
控制部分采用AT89S51單片機(jī)作為控制器，它把按鍵的信息采集過來后，經(jīng)過單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)計(jì)數(shù)器T0運(yùn)算，完成相應(yīng)的定時(shí)，同時(shí)單片機(jī)的并口也會(huì)將信息輸出給顯示部分和輸出部分。
控制部分的主要工作原理就是利用了單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器T 0 ， 由于它的最大定時(shí)時(shí)間只有6 5 m s左右，所以，本制作利用T0的方式一，每次定時(shí)50ms，循環(huán)1200次，來實(shí)現(xiàn)精確的一分鐘定時(shí)。誤差在微秒級(jí)。
圖4 單片機(jī)最小系統(tǒng)
3. 顯示部分
顯示部分由兩個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)三位一體的數(shù)碼管組成。
紅色發(fā)光二極管為電源指示燈，當(dāng)電源通電其發(fā)光，斷電其熄滅。黃色發(fā)光二極管為充電指示燈，充電開始后，它每秒亮滅一次，充電完成后，其亮滅閃爍變?yōu)槌Ａ痢Ｔ谠O(shè)計(jì)階段，筆者還建議在輸出繼電器加第三個(gè)發(fā)光二極管，作為繼電器吸合或斷開的指示燈，切忌一開始就加接強(qiáng)電，危險(xiǎn)極大。
數(shù)碼管是三位一體共陽(yáng)極封裝，高位數(shù)碼管顯示小時(shí)，其它兩個(gè)數(shù)碼管顯示分鐘。
數(shù)碼管電路的主要工作原理就是電路驅(qū)動(dòng)和動(dòng)態(tài)掃描。
如圖5所示，數(shù)碼管的段驅(qū)動(dòng)采用自帶BCD譯碼的4線7段譯碼驅(qū)動(dòng)器74LS247。位驅(qū)動(dòng)則采用八同相三態(tài)緩沖器/線驅(qū)動(dòng)器的74HC244，由于它集成了八個(gè)同相驅(qū)動(dòng)器，所以可以驅(qū)動(dòng)八個(gè)數(shù)碼管。
圖5 顯示部分
數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描就是利用人眼的視覺暫留現(xiàn)象，某一時(shí)刻只有一位數(shù)碼管顯示，其它熄滅，通過位選切換，快速的在三個(gè)數(shù)碼管上依次顯示所需信息，由于速度很快，加上數(shù)碼管的余輝現(xiàn)象和人眼的視覺暫留現(xiàn)象，使得人們能夠看到完整流暢的三個(gè)數(shù)字。
4.輸出部分
輸出部分主要是一個(gè)能控制220V市電通斷的繼電器。繼電器的驅(qū)動(dòng)部分則采用達(dá)林頓晶體管陣列ULN2003A（見圖6）。
圖6 輸出部分
它其實(shí)就是集成了七個(gè)繼電器驅(qū)動(dòng)的集成電路，所以本制作可以擴(kuò)展輸出七個(gè)繼電器，能滿足七個(gè)用電器的七種不同定時(shí)，當(dāng)然，要實(shí)現(xiàn)此功能還需要修改程序。讀者也可以用分立元件來替代ULN2003A。
實(shí)物圖及PCB版圖如圖7~圖9所示。
圖7
圖8
圖9
程序清單：
#include <AT89X51.H>
#defi ne uchar unsigned char
#defi ne uint unsigned int
uchar bbit[]={0x04,0x02,0x01};
uchar buffer[]={0,0,0};
uchar hour=8,minute;//小時(shí)初始值為8，分鐘為00
uint count;
void delay（uchar ms）//毫秒級(jí)延時(shí)子程序
{
uchar j;
for（；ms>0;ms--）
for（j=0;j<120;j++）；
}
void tt0（） interrupt 1 using 1//定時(shí)器T0中斷子程序
{
TH0=（65535-50000）/256;
TL0=（65535-50000）%256;
if（count==1200） //50ms*1200=60s（秒）
{
count=0;
if（hour==0&&minute==0）
{
P3_0=1; //繼電器動(dòng)作
while（1）{P1_7=0;}//充電完成 燈由閃爍變常亮
}
if（minute==0）
{
minute=60; hour--;
if（hour>=9）hour=9;
}
minute--;
if（minute>=59）minute=59;
}
buffer[0]=minute%10;//秒的低位放入顯示緩沖區(qū)
buffer[1]=minute/10;//秒的高位放入顯示緩沖區(qū)
buffer[2]=hour; //小時(shí)放入顯示緩沖區(qū)
count++;
if（count%10==0）
P1_7=!P1_7; //正在充電 充電指示燈每秒閃爍一次
}
void display（）//數(shù)碼管顯示子程序
{uchar i;
for（i=2;i!=0xff;i--）
{
P0=buffer[i];
P2=bbit[i];
delay（10）；
P0=0XFF;
}
}
void main（）//主函數(shù)
{
P1=0xff; //初始化
P3=0;
TMOD=0x01;
TH0=（65535-50000）/256;
TL0=（65535-50000）%256;
EA=1;
ET0=1;
while（1）
{
buffer[0]=minute%10;
buffer[1]=minute/10;
buffer[2]=hour;
display（）；
if（P1_0==0）//分鐘“加十”
{
delay（5）；
if（P1_0==0）
{minute+=10;if（minute>=59）minute=0;} while（P1_0==0）；
}
if（P1_1==0）//分鐘“減十”
{
delay（5）；
if（P1_1==0）
{minute-=10;if（minute>=59）minute=0;}while（P1_1==0）；
}
if（P1_3==0）//小時(shí)“加一”
//P1_3和P1_2互換位置，完全是因?yàn)镻CB布局的需要
{
delay（5）；
if（P1_3==0）
{hour++;if（hour>=9）hour=9;} while（P1_3==0）；
}
if（P1_2==0）//小時(shí)“減一”
{
delay（5）；
if（P1_2==0）
{hour--;if（hour>=9）hour=9;}while（P1_2==0）；
}
if（P1_4==0）break;
//如果按下設(shè)置鍵，跳出本循環(huán)，定時(shí)開始
}
TR0=1;
while（1）
{
display（）；
}
}
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