基于a89s52单片机的省电电路设计

基于a89s52单片机的省电电路设计

然而，在现代社会，人们的生产和生活离不开电。然而，中国每年的发电往往无法满足人们的生产和生活需求。这是因为中国的基础设施投资不足，人们在生产和生活中浪费也是一个重要原因。例如，普通一台计算机的等效能耗约为0.01gwh。当每台机每天操作2小时时，中国的一台机容量为3.5亿台。一年的待机时间能耗相当于几个大型火力发染厂的年综合能耗。解决待机耗电问题,除了靠个人良好习惯的养成,还可以依靠新技术,让电路在人们不需要的时候(比如大部分人睡觉的晚上23点到第二天早上6点,这个时段大部分电器处于待机状态而白白消耗电能)自动断开,需要的时候连通,减少待机耗电,达到省电的目的.1电路仿真电路系统设计方案如图1.系统选用AT89S52单片机为主体,一方面接收晶振脉冲和按键键盘调节时间,把确定的数据显示在数码管上,一方面根据按键键盘设定的开始时间和结束时间,通过继电器的通断实现对外部电路的导通和截止控制.软件选用Proteus7.6-Sp4进行电路仿真.Proteus软件是英国Labcenterelectronics公司出版的EDA工具软件.它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能,还能仿真单片机及外围器件,是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真,一键切换到PCB设计,真正实现了从概念到产品的完整设计,是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台,其处理器模型支持8051、AVR和8086等,在编译方面,支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器.2硬件配置2.1晶振和锁存器主体部分如图2所示.它主要由单片机及晶振部分、锁存器和按键键盘三部分构成.(1)单片机及晶振部分.单片机选用AT89S52,它是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有40个引脚,8k字节Flash,256字节RAM,32位I/O口线,全双工串行口,片内晶振及时钟电路等.在编程指令上与工业80C51产品指令和引脚完全兼容.片上Flash允许程序存储器在系统可编程.由于CPU的功率有限,提供高电平信号有些吃力,为加大输出引脚的驱动能力,提高输出电平,在单片机和锁存器间连接一个上拉电阻,阻值为10K.为使系统时间更为精确(与使用单片机空操作延时相比),在系统中引入晶振.在AT89S52的40个引脚中,XTAL1和XTAL2分别与晶振两端相连.晶振设为11.0592MHz,使用这个频率,一个时钟周期为1/11059200s,一个机器周期为12个时钟周期即12*(1/11059200),约等于1.09us,这样可以简化后续计算,又便于控制信号通信.(2)锁存器.为了在数码管上显示时间,要持续、快速地刷新以维持一个数据的显示.这就大大占用了处理器的处理时间,消耗了处理器的处理能力,浪费了处理器的功耗.为此,必须在电路中添加锁存器将数据锁存,使数据状态一直保持到下一次锁存新的数据为止.这样在数码管的显示内容不变之前,处理器的处理时间和IO引脚便可以释放,缓解处理器在这方面的压力.锁存器选用两片74HC573,其中,U1为段锁存器,U2为位锁存器,两片74HC573的工作原理是:先将OE端接地,D0到D7端(两片都是)与AT89S52的P0口相连,同时设置U1控制端d和U2控制端w为低电平.工作时处理器先将d端设置为高电平,打开U1段锁存器,把要显示在数码管上的数据传输到U1段锁存器,然后将d端设置为低电平锁存数据.再将w端设置为高电平,打开U2位锁存器,选择要显示的数码管(由w1到w4控制4个数码管)数据传输到U2位锁存器,然后将w端设置为低电平锁存数据.(3)按键键盘.按键键盘主要由3个按键组成,当按键按下,AT89S52相应的端口呈低电平,系统据此完成相关操作.其中,key1为功能选择键,其按下的次数n对7求余,若余0则系统选择正常显示,余1选择调整显示功能的小时部分,余2选择调整显示功能的分钟部分,余3选择调整定时功能的开始小时部分,余4选择调整定时功能的开始分钟部分,余5选择调整定时功能的结束小时部分,余6选择调整定时功能的结束分钟部分.其余的key2为数值加1键,key3为数值减1键.2.2显示的是什么?一个数码管显示的是一个引脚和一个数码管再数码管部分由4个共阴极的8段数码管组成,如图3所示,前两个显示小时,后两个显示分钟,每个数码管的前8个引脚与锁存器U1相连,控制数码管显示的数据,最后一个引脚与锁存器U2的前4个引脚相连,决定哪一个数码管参与显示.工作原理:8段数码管由a到h8段发光管组成,当公共端为低电平,点亮相关的段,就会显示不同的数字,如果将单片机端口与数码管的h到a段对应,则1到F数字的段对应为数字0x3f,0x06,0x5b0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71.2.3继电器rl1阻断继电器部分如图4所示.其工作原理是:若设置的开始时间未到或者设置的结束时间已过,则单片机控制端(dd1端)为低电平,PNP三极管Q1导通,继电器RL1吸合,外部电路导通,发光二极管D1点亮.若设置的开始时间已到或者设置的结束时间未过,则单片机控制端为高电平,PNP三极管Q1截止,继电器RL1断开,外部电路断路,发光二极管D1灭掉.当继电器线圈在断电的一瞬间会产生一个很强的反向电动势,为避免反向电动势直接作用在驱动三极管Q1上导致Q1烧毁进而对其他电路产生不利影响,要加上一个消耗二极管1N4007.生活中常常会时间已经设定而用户临时有事需要使用电器的情况,为方便用户,在外部电路上增加了一个应急开关,当开关按下,外部电路可以绕过继电器直接导通.3变量n的读取和显示函数软件采用C51语言,主要由主程序(main函数)、按键函数(keyscan)和显示函数(display)等构成,设一变量n从P2.1读取功能选择,根据结果由P2.2和P2.3口读取的控制信号改变数据,最后把数据通过P0.0到P0.7显示在数码管上,继电器由P2.0端口控制,