泉州师学院
毕业论文（设计）
题目基于单片机的定时插座
物理与信息工程学院电子信息科学与技术专业07 级学生简春龙学号070303043
指导教师洪清泉职称教授
完成日期2011年4月
教务处制
基于单片机的定时插座
简春龙
物理与信息工程学院学院电子信息科学与技术专业070303043
指导教师洪清泉教授
【摘要】本文主要描述了一个定时插座的设计与制作。该定时插座可以弥补现实生活中普通插座功能的不足，能够通过外设按键设置一天24小时的任意开关定时时段和一个小时的6组快速模式定时，同时也能够通过红外遥控进行无线控制，使外接电器可以按照一定规律工作，既可以达到智能控制的目的，又在很大程度上起到节能的作用。
【关键词】STC89C52；定时；插座；红外；继电器
Timing socket based on microcontroller
Chunlong-Jian
The College of Physics and Information Engineering;
The major of electronics information science and technology 070303043
Instructor Qingquan-Hong Professor
【Abstract】This paper mainly describes the design and production of a timing socket. The timing socket could compensate for the shortage of the common socket .It also could set any timding in a day and six grouds of fast timing by the key.At the same time,it could also be remotly controlled through infrared remote control so that home applianes could work according to certain rules.In this way, it can achieve the purpose of being intelligently controlled and will largely save the electric energy.
【Key Words】STC89C52; Timing; Socket; Infrared; relay
目录
0．引言 (5)
1．定时插座的相关介绍 (5)
2．系统设计 (6)
2.1系统设计任务 (6)
2.2系统设计方案选择 (6)
2.2.1单片机芯片的选择 (6)
2.2.2显示模块选择 (6)
2.2.3定时设置的选择 (6)
2.2.4控制插座设备选择 (6)
2.2.5按键的选择 (7)
2.2.6电源选择方案 (7)
2.2.8红外遥控控制方案选择 (7)
3．硬件电路设计及工作原理 (7)
3.1主控制器STC89C52 (7)
3.2稳压电源电路 (8)
3.3 DS1302计时电路 (9)
3.4 LCD1602显示电路 (11)
3.5红外遥控电路 (11)
3.6继电器电路 (13)
3.7蜂鸣器电路 (15)
3.8总体硬件电路及其工作原理 (16)
4．软件设计 (18)
4.1 DS1302计时程序的编写 (19)
4.2 LCD1602显示电路程序编写 (21)
4.3红外信号解码及按键处理程序编写 (22)
4.4主程序的编写 (22)
5．系统调试 (23)
5.1电路设计前期工作 (23)
5.2硬件电路部分的调试 (23)
5.3软件部分的调试 (24)
5.4设计结果 (25)
5.5设计中存在的不足及其改进 (25)
6．结束语 (25)
致 (25)
参考文献 (26)
0．引言
随着经济的发展和人民生活水平的提高，能源损耗也愈是严重，因而智能节能设备越来越受到关注。普通插座虽然方便了家庭生活等方面，但是由于其只有单一功能，实现开关和借用各种电器，只能满足人们普通的日常生活需要。而定时插座不但可以实现对电器设备的智能定时控制，而且也可以达到节能的目的。同时，配备无线红外遥控功能的插座也能给人们的日常生活带来更多方便。本文就我如何设计制作定时插座进行了详细的阐述。
1．定时插座的相关介绍
通常人们日常生活中都会用到插座，这些插座基本只有简单的功能，就是实现开关及接通各种各样的电器，可是有时候人们需要对用电设备进行某时间段的控制。因此，在这个时候，定时插座就能为你排忧解难了。
生活中，数码照相机、电动车、手机电池的寿命都是有限的，充电过久容易损坏电池，而且长时间的充电浪费电力，利用定时插座在夜间充电就可以节约电力，也可以防止由于充电过久而影响电池寿命减短。
上下班工作繁忙，而定时插座可以为你节省煮饭的时间，只要在出门前放洗好的米水，按下煮饭按钮后把插头插到定时插座上，设置好你要开启的时间，也可以设置关闭时间，当你回家就可以吃到煮好的饭，而不需要在工作劳累之后还要临时做饭，等待饭熟。
每天、隔天或偶尔出门，一回到家就想洗热水澡。如果一直开着热水器会不停的加热保温，既不安全又浪费电。电热水器的功率一般是1500W至2000W，如果您是在分时用电的地区，该定时插座可以帮你把电热水器设定在非用电高峰时间工作，在电费半价时段把水烧热，这样的话，一个月下来你家就可以节约几十元电费，既经济又环保。你同样可以想让热水器几点开始加热都能办到，完全可以按照你的要求去实现。
众所周知，饮水机如果24小时连续地工作，由此产生的不良后果一是浪费电，二是使饮水机的使用寿命大为缩短。另外多次烧开的水含有亚硝酸盐，可致癌、产生血管疾病等，对人体有害无益。面对此问题，定时插座能给你最好的解决方案。通过定时插座，有人在家时让饮水机开，无人在家时让饮水机关，这样既节约了电，又可以保护好饮水机，也能喝到健康的水。
养鱼的朋友们，你们是不是正在为你们自己的氧气机一直开机而烦恼呢？那么现在有了定时插座，你就可以让你的氧气机根据你的定时设置有规律的开机充氧和关机了。
早上起床，你不用再被单调的闹钟叫醒，完全可以让音响放一首动听的歌曲，然后清新自然地起床。中午回家，一开门就有一股冷空气扑面而来，因为定时插座已经为你开启了
空调。晚上下班，不用再担心黑灯瞎火，“超级管家”已经帮你开好了夜灯，等待你的归来。
定时插座是家电的良好伴侣，可对路灯、广告灯、电饭煲、饮水机、水族箱、电热水器、电热毯、抽水机排气扇空调机、防盗器、台灯等多数用电器进行定时控制，方便你的日常生活。
由于人们慢慢认识到了定时插座在日常生活中的实用性，市面上也不断出现了各种品牌的定时插座，其功能层出不穷。定时插座可控的插座路数由一路到多路，可以设置的定时组也从单一的一组不断提高到九组甚至更多。并且，随着人们生活上的需求不断的提高，在定时插座功能上仍然有很大的发展空间。
2．系统设计
2.1系统设计任务
设计一个以单片机STC89C52控制的定时开关插座，要求能控制一路220V/10A的插座，使其可以在24小时能预先设定定时围，每天周而复始地控制用电器具的自动开启和关闭，同时还能通过红外遥控随时控制插座的开关，从而达到方便、智能、节电的目的。
2.2系统设计方案选择
2.2.1单片机芯片的选择
本次设计采用的是STC89C52主控芯片。用STC89C52代替AT89C52，功能更加强大，速度更快，寿命更长，价格也更低。STC89C52可以完成ISP在线编程功能，利用伟福软件、Keil软件等可直接将编写好的程序下载到STC89C52中，MCU则可执行相应的功能，而且STC89C51芯片还可以反复的进行擦写，断电不丢失【1】。
2.2.2显示模块选择
采用LCD1602液晶显示。LCD1602液晶能够同时显示16*02即32个字符，1602液晶显示模块部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等。
2.2.3定时设置的选择
采用DS1302时钟芯片实现计时。DS1302芯片是一种高性能的时钟芯片，可自动对秒、分、时、日、周、月、年以及闰年补偿的年进行计数，而且精度高,用于高速数据暂存的31*8RAM，工作电压在2.5V～5.5V围，2.5V时耗电小于300nA，采用这种专用时钟芯片可以更精确地实现定时插座的定时目的，定时准确又不占用太多系统资源。
2.2.4控制插座设备选择
采用SONGLE SRD-05VDC-SL-C继电器。该继电器最大可以耐压交流250V，最大可通过10A的交流电流。继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用，实现小电压控制大电压的目的。
2.2.5按键的选择
采用独立式按键独立式按键每个键单独占一个I/O口，工作状态互不影响，通过检测输入线的电平状态可以很容易判断哪个按键被按下了。独立式按键电路配置灵活，软件结构简单。此次定时插座的制作，空留出的I/O口较多，且需要的按键不多，故本设计采用独立式按键。
2.2.6电源选择方案
采用5V稳压电源加在电路板上。因为继电器等器件要求电压电流比较大，所以将12V 电源通过78L05稳压芯片输出5V给单片机等外部设备供电。实验调试时从电脑的USB电源取电给单片机供电。
2.2.8红外遥控控制方案选择
本系统采用已编码的38kHz红外遥控器发射接收模块，介于自制红外编码发送接收模块的设计复杂，成本也会增加不少，因而采用已编码完成的红外遥控器和红外接收管实现红外控制的目的。
3．硬件电路设计及工作原理
定时插座系统在未设置任何定时的时候显示界面显示时间，通过按键设置可设置在24小时的两组定时开关时间和六组一小时的固定模式定时，分别控制插座的开关，从而控制外部电器的工作与否。红外遥控要实现的就是通过遥控器的电源键一键控制定时开关插座的开关状态，也可通过红外遥控器的六个数字按键分别实现一键设定从当前开始的固定模式的定时。
总体的硬件电路框图如下图所示：
图1 硬件电路框图
3.1主控制器STC89C52
STC89C52是宏晶公司生产的40引脚双列直插芯片，具有许多独特的优点，即体积小、重量轻、单一电源、低功耗、功能强、价格低廉、运算速度快、抗干扰能力强、可靠性高等，所以特别适用于实时测控系统，应用领域很广，已成为传统工业技术改造，各类产品跟新换
代，实现自动化智能化的理想模型。
其部包含以下功能部件：
?8位CPU；
?振荡器和时钟电路；
?8k字节的程序存储器EPROM;
?256字节的数据存储器RAM；
?可寻址外部存储器和数据存储器各64字节；
?20多个特殊功能寄存器；
?32线并行I/O口；
?一个全双工串行I/O口；
?3个16位定时器/计时器；
?6个中断源，2个优先级，统计中断按优先顺序查询；
?具有较强功能的位处理能力【2】；
图2为单片机部分的电路原理图。
图2 单片机部分的原理图
3.2稳压电源电路
这里用到78L05稳压芯片。设计中的继电器是比较耗电的器件，而且如果电量不足会使得继电器无法工作，因为通过78L05稳压芯片把12V电源稳压输出5V给单片机供电。78LXX系列是三端正电源稳压电路，封装形式为TO-220。它具有一系列固定的电压输出，应用非常广泛。每种类型由于部电流的限制，以及过热保护和安全工作区的保护，使它基本不会损坏。如果能提供足够的散热片，它们就能够提供大于1.5A的输出电流。当接入适当的外部器件后就能获得各种不同的电压和电流【3】。