基于a89s52單片機(jī)的省電電路設(shè)計(jì)

基于a89s52單片機(jī)的省電電路設(shè)計(jì)

然而，在現(xiàn)代社會(huì)，人們的生產(chǎn)和生活離不開電。然而，中國(guó)每年的發(fā)電往往無法滿足人們的生產(chǎn)和生活需求。這是因?yàn)橹袊?guó)的基礎(chǔ)設(shè)施投資不足，人們?cè)谏a(chǎn)和生活中浪費(fèi)也是一個(gè)重要原因。例如，普通一臺(tái)計(jì)算機(jī)的等效能耗約為0.01gwh。當(dāng)每臺(tái)機(jī)每天操作2小時(shí)時(shí)，中國(guó)的一臺(tái)機(jī)容量為3.5億臺(tái)。一年的待機(jī)時(shí)間能耗相當(dāng)于幾個(gè)大型火力發(fā)染廠的年綜合能耗。解決待機(jī)耗電問題,除了靠個(gè)人良好習(xí)慣的養(yǎng)成,還可以依靠新技術(shù),讓電路在人們不需要的時(shí)候(比如大部分人睡覺的晚上23點(diǎn)到第二天早上6點(diǎn),這個(gè)時(shí)段大部分電器處于待機(jī)狀態(tài)而白白消耗電能)自動(dòng)斷開,需要的時(shí)候連通,減少待機(jī)耗電,達(dá)到省電的目的.1電路仿真電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案如圖1.系統(tǒng)選用AT89S52單片機(jī)為主體,一方面接收晶振脈沖和按鍵鍵盤調(diào)節(jié)時(shí)間,把確定的數(shù)據(jù)顯示在數(shù)碼管上,一方面根據(jù)按鍵鍵盤設(shè)定的開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間,通過繼電器的通斷實(shí)現(xiàn)對(duì)外部電路的導(dǎo)通和截止控制.軟件選用Proteus7.6-Sp4進(jìn)行電路仿真.Proteus軟件是英國(guó)Labcenterelectronics公司出版的EDA工具軟件.它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能,還能仿真單片機(jī)及外圍器件,是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真,一鍵切換到PCB設(shè)計(jì),真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì),是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái),其處理器模型支持8051、AVR和8086等,在編譯方面,支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器.2硬件配置2.1晶振和鎖存器主體部分如圖2所示.它主要由單片機(jī)及晶振部分、鎖存器和按鍵鍵盤三部分構(gòu)成.(1)單片機(jī)及晶振部分.單片機(jī)選用AT89S52,它是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有40個(gè)引腳,8k字節(jié)Flash,256字節(jié)RAM,32位I/O口線,全雙工串行口,片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路等.在編程指令上與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容.片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程.由于CPU的功率有限,提供高電平信號(hào)有些吃力,為加大輸出引腳的驅(qū)動(dòng)能力,提高輸出電平,在單片機(jī)和鎖存器間連接一個(gè)上拉電阻,阻值為10K.為使系統(tǒng)時(shí)間更為精確(與使用單片機(jī)空操作延時(shí)相比),在系統(tǒng)中引入晶振.在AT89S52的40個(gè)引腳中,XTAL1和XTAL2分別與晶振兩端相連.晶振設(shè)為11.0592MHz,使用這個(gè)頻率,一個(gè)時(shí)鐘周期為1/11059200s,一個(gè)機(jī)器周期為12個(gè)時(shí)鐘周期即12*(1/11059200),約等于1.09us,這樣可以簡(jiǎn)化后續(xù)計(jì)算,又便于控制信號(hào)通信.(2)鎖存器.為了在數(shù)碼管上顯示時(shí)間,要持續(xù)、快速地刷新以維持一個(gè)數(shù)據(jù)的顯示.這就大大占用了處理器的處理時(shí)間,消耗了處理器的處理能力,浪費(fèi)了處理器的功耗.為此,必須在電路中添加鎖存器將數(shù)據(jù)鎖存,使數(shù)據(jù)狀態(tài)一直保持到下一次鎖存新的數(shù)據(jù)為止.這樣在數(shù)碼管的顯示內(nèi)容不變之前,處理器的處理時(shí)間和IO引腳便可以釋放,緩解處理器在這方面的壓力.鎖存器選用兩片74HC573,其中,U1為段鎖存器,U2為位鎖存器,兩片74HC573的工作原理是:先將OE端接地,D0到D7端(兩片都是)與AT89S52的P0口相連,同時(shí)設(shè)置U1控制端d和U2控制端w為低電平.工作時(shí)處理器先將d端設(shè)置為高電平,打開U1段鎖存器,把要顯示在數(shù)碼管上的數(shù)據(jù)傳輸?shù)経1段鎖存器,然后將d端設(shè)置為低電平鎖存數(shù)據(jù).再將w端設(shè)置為高電平,打開U2位鎖存器,選擇要顯示的數(shù)碼管(由w1到w4控制4個(gè)數(shù)碼管)數(shù)據(jù)傳輸?shù)経2位鎖存器,然后將w端設(shè)置為低電平鎖存數(shù)據(jù).(3)按鍵鍵盤.按鍵鍵盤主要由3個(gè)按鍵組成,當(dāng)按鍵按下,AT89S52相應(yīng)的端口呈低電平,系統(tǒng)據(jù)此完成相關(guān)操作.其中,key1為功能選擇鍵,其按下的次數(shù)n對(duì)7求余,若余0則系統(tǒng)選擇正常顯示,余1選擇調(diào)整顯示功能的小時(shí)部分,余2選擇調(diào)整顯示功能的分鐘部分,余3選擇調(diào)整定時(shí)功能的開始小時(shí)部分,余4選擇調(diào)整定時(shí)功能的開始分鐘部分,余5選擇調(diào)整定時(shí)功能的結(jié)束小時(shí)部分,余6選擇調(diào)整定時(shí)功能的結(jié)束分鐘部分.其余的key2為數(shù)值加1鍵,key3為數(shù)值減1鍵.2.2顯示的是什么?一個(gè)數(shù)碼管顯示的是一個(gè)引腳和一個(gè)數(shù)碼管再數(shù)碼管部分由4個(gè)共陰極的8段數(shù)碼管組成,如圖3所示,前兩個(gè)顯示小時(shí),后兩個(gè)顯示分鐘,每個(gè)數(shù)碼管的前8個(gè)引腳與鎖存器U1相連,控制數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù),最后一個(gè)引腳與鎖存器U2的前4個(gè)引腳相連,決定哪一個(gè)數(shù)碼管參與顯示.工作原理:8段數(shù)碼管由a到h8段發(fā)光管組成,當(dāng)公共端為低電平,點(diǎn)亮相關(guān)的段,就會(huì)顯示不同的數(shù)字,如果將單片機(jī)端口與數(shù)碼管的h到a段對(duì)應(yīng),則1到F數(shù)字的段對(duì)應(yīng)為數(shù)字0x3f,0x06,0x5b0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71.2.3繼電器rl1阻斷繼電器部分如圖4所示.其工作原理是:若設(shè)置的開始時(shí)間未到或者設(shè)置的結(jié)束時(shí)間已過,則單片機(jī)控制端(dd1端)為低電平,PNP三極管Q1導(dǎo)通,繼電器RL1吸合,外部電路導(dǎo)通,發(fā)光二極管D1點(diǎn)亮.若設(shè)置的開始時(shí)間已到或者設(shè)置的結(jié)束時(shí)間未過,則單片機(jī)控制端為高電平,PNP三極管Q1截止,繼電器RL1斷開,外部電路斷路,發(fā)光二極管D1滅掉.當(dāng)繼電器線圈在斷電的一瞬間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很強(qiáng)的反向電動(dòng)勢(shì),為避免反向電動(dòng)勢(shì)直接作用在驅(qū)動(dòng)三極管Q1上導(dǎo)致Q1燒毀進(jìn)而對(duì)其他電路產(chǎn)生不利影響,要加上一個(gè)消耗二極管1N4007.生活中常常會(huì)時(shí)間已經(jīng)設(shè)定而用戶臨時(shí)有事需要使用電器的情況,為方便用戶,在外部電路上增加了一個(gè)應(yīng)急開關(guān),當(dāng)開關(guān)按下,外部電路可以繞過繼電器直接導(dǎo)通.3變量n的讀取和顯示函數(shù)軟件采用C51語言,主要由主程序(main函數(shù))、按鍵函數(shù)(keyscan)和顯示函數(shù)(display)等構(gòu)成,設(shè)一變量n從P2.1讀取功能選擇,根據(jù)結(jié)果由P2.2和P2.3口讀取的控制信號(hào)改變數(shù)據(jù),最后把數(shù)據(jù)通過P0.0到P0.7顯示在數(shù)碼管上,繼電器由P2.0端口控制,