电子信息工程专业 基于单片机的多用途定时器的设计

摘要引言就我国资源状况而言，虽然中国在资源和能源总量在世界范围内名列前茅，但是人口基数庞大和利用效率不高的状况也成为了我国人均资源短缺的主要原因。基于这种情况，一部分能源分析家和相关研究人员提出，中国的能源消耗量巨大，已经成为了屈指可数的国家之一。为了有效的改善或解决能源紧张的问题，我国在国家层面上全领域，多主体的进行着提升能源利用率的改革，而建立健全一个节约型社会，就是解决上述问题的关键和核心环节。本文针对以上情况，使用了单片机定时设计的思路，通过单片机和控制系统进行系统的启动与关闭的精准定时处理。在这个过程中，定时|器不仅能发挥定时的功能，在系统待机状态时，定时器还可以充当电源插座，这不仅在很大程度上提高了定时系统的实用性和便利性，还可以替代传统插座，有效减少能源的不必要流失。就电热水器而言，通常情况下，出于能够让热水随时可用的目的，居民会使电热水器处于全时间段启动状态，而重复的加热又不能独立关闭，使得电力能源在长时间内都处于不合理的流失状态。一般来说，普通的1.5千瓦家用电热水器的加热周期为3个小时，以此加热会执行半个小时，所以在一天（6度电）内就会产生2

1度的无效消耗。通过上述设计，实现定时化自动化的加热可以大大提高电力的使|用效率，减少不必要的浪费。虽然单位节约量只有两度电，但是就中国的能源情况而言，如果大多数的电力使用主体能够每天节约2度电，那么在总体上也会是一个非常可观的效果。1.本设计方案思路在本文中主要采用定时电路实现对电源开关的控制处理，同时还会设计一个时间显示器来与定时器进行搭配。定时器的主要成分包括检测时间信号以及对信号的分析处理，数据显示等。就定时器的设计来讲，定时器通常采用数字化电路，要想设计一个性能高，时间尺度大的定时器，需要非常复杂的电路结构来支撑，而电路越复杂，设施体积也就越大。此外，还具有一些缺陷和不足。当整个设|备对时间准确度要求不高并且运行周期较短时，一般可以通过555定时集成电路来进行设计；相对地，当准确度要求较高且运行周期较长时，就需要采用特定的电路，根据不同需求设计的电路能够提高电路整体设计的便捷度，删减一些繁琐的流程从而降低调试难度。在本文的电路设计中，以单片机为电路核心，以此为基础，就算复杂的电路设计也能通过灵活的电路搭配和简单的外圈电路结构也能增强定时器的运行效率，还可以在一定程度上拓宽定时器的功能面。2.总体设计

22.1可控开关设计的选择为了减小简易化的单片机运行压力，可以通过电磁继电器来控制主电路的开关，以|此降低设计成本，这种设计不仅可以提高处理效率，还可以增强定时的准确性。因为电磁继电器对节能的作用良好且突出，所以也成为了节能电灯，电风扇等多种电器定时调控设计的热门选择。2.2时钟信号的实现在对电路进行设计时，可以在单片机内的RAM中设置一个显示缓冲区，再从中提取出相应的时间信息。7AH和7BH就是显示缓冲区的两个组成部分。因为要实现精确到秒的时间信号提取，需要更为复杂电路，所以本设计通过秒信号的闪烁分值来代替秒值的显示电路，这样做是为了能够更直观的展现定时器的电路设计与工作原理。完成此电路设计首先要先完成时钟的时间校|正，然后需要一个四位LED来负责分值的显示，通过设置显示码表与LED显示器建立信息传输通道，把需要转化的时间信号通过查表命令把信息导入显示器。小时位和分钟位的校准是通过单片机特定引脚与对应端口外接实现的，时值和分值以1为递变长度来校准时间。2.3译码方案的选取对程序进行编码的措施是多种多样的，在本设计中，主要使用C语言软件译码分别完成对LED和显示器的编程。C

3语言在程序设计上具有结构化，程序化的操作特点，这种实用性可以大大减少设计的重复操作，功能性强且程序具有可转移的特点。C语言的各种优势就是其被广泛应用于单片机程|序设计的基础条件。除此之外，采用C语言进行编程更符合编程人员的思维惯性，减少一些不必要的繁琐操作，方便系统的细节处理，从而使整个程序更加专门化，在一定程度上减少了时间损耗。C语言的结构化和程序化优势使得其在对特定部分的设计中功能更加突出，这也是促使单片机程序设计模块化的主要动力。通过功能分区可以让整个系统有主次有层次的运行并且便于程序的后期维修和调试。在对不同模块功能的设计中，要预先设定信息进入以及导出的参数模型。针对需要重复使用的程序，将其函数化是一个既能减少程序代码长度，又能增强程序的可操作性和移植性的有效措施。3|.硬件设计3.1可控开关电路

4图3-1继电器结构图相较于一般的机械式电源控制开关，继电器虽然也可以作为一个电门，但是继电器主要是通过电磁效应来对电路切换放行进行调控。继电器接通电源后，外围线圈与核心处的电子元件产生电磁效应，横向摆臂在电磁吸力影响下，其右侧与电门连接而形成电路通道。SRD-05VDC-SL-C型号的继电器为本设计主要采用的继电器，其电路结构如图3-1所示：左侧两引脚负责在电路电压较低时控制电路的闭合或断开。支持继电器正常运作的电压值也被成为“额定电压”。在本设计中主要使用5V直流电压为额定电压。直流电|压在本设计中最突出的优势就是能够不受到主电路的影响实现延迟控制。就本设计的继电器处理而言，当继电器与电源插座接通后，4号引脚与插座火线相连，3号和5号引脚与单片机

5信号导出端口相连。在连接过程中，要保证对应引脚的准确连接。4号和2号引脚会在3号和5号引脚接通额定工作电压后接通，此时电源开关就能够处于正常的工作状态了；当额定工作电压为0时，4号引脚则会转向1号引脚使电源插座开关脱离运行状态。定时处理就是指的这个工作状态的转变过程。3.2电平转换电路3.2.1LM7805稳压电路电平标准具有差异性。本设计中的系统主要有2|20V交流输入和5V的TTL两个电平标准。而建立两个标准间的正常信息通道要以电平转换为前提条件。本设计采用LM7805芯片因为比较能够明显的提现电路原理。支持该芯片稳定运行需要5V的输出电压和1.5A的输出电流。该芯片电路主要由D1—D4即整流电路，电容C1—C3以及7805型固定稳