智能定时开关插座设计与制作

湖南商务职业技术学院毕业设计

目录

1.产品功能分析......................................................1

2.单片机芯片选择....................................................1

3.产品设计技术标准..................................................1

3.1单片机编程规范总则............................................1

3.2单片机编程函数规范............................................1

4.产品硬件设计......................................................2

4.1单片机最小系统................................................2

4.2单片机LCD显示模块............................................3

4.3LCD1602与MCU的接口电路......................................3

4.4单片机按键模块设计............................................5

5.产品软件设计......................................................5

6.产品使用说明书....................................................6

附录1元件的清单.....................................................7

附录2原理图.........................................................8

附录3PCB图.........................................................9

附录4作品实物照....................................................10

附录5源代码........................................................11

参考资料............................................................20

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智能定时开关的设计与制作

1产品功能分析

随着电的发展，也越来越多的电器和智能设备出现，在我们的日常生活中，

常常需要为电器充电或者使用电器，比如手机、热水器，而大多年轻人喜欢边

充电边玩手机，或者一直充电不拔插头，这就容易耗损电池，再比如很多年轻

人上班，热水器要么一直插着电或者回家才插电烧水洗澡，这样一来，要么很

耗电要么每次洗澡都要等上好一段时间，所以基于此，定时开关的出现就很有

必要了。

2单片机芯片选择

方案一：采用51系列单片机作为系统控制器

单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各

种算法和逻辑控制。由于其功耗低、体积较小、技术成熟和成本低等优点，在

各个领域应用广泛。而且抗干扰性能好。

方案二：采用STM32系列单片机作为系统控制器

单片机低电压并且节能，全系列产品共用大部分引脚、软件和外设，优异

的兼容性为开发人员带来最大的设计灵活性，能够在经济型用户终端产品上实

现先进且复杂的功能。

因51单片机价格比STM32系列低得多，且本设计不需要很高的处理速度，

经济和方便使用角度考虑，本设计选择了方案一。

3产品设计技术标准

3.1单片机编程规范总则

格式清晰、注释简明扼要、命名规范易懂、函数模块化、程序易读易维护、

功能准确实现、代码空间效率和时间效率高、适度的可扩展性。

3.2单片机编程函数规范

正确性：程序要实现设计要求的功能。稳定性和安全性：程序运行稳定、

可靠、安全。可测试性：程序便于测试和评价。过长的代码要分行。

1

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4产品硬件设计

本设计采用的是STM89c52单片机，如图4-1所示。

U1

140

P10VCC

239

P11P00

338

P12P01

437

P13P02

536

P14P03

635

P15P04

734

P16P05

833

P17P06

932

RESETP07

1031

P30/RXDEA/VP

1130

P31/TXDALE/P

1229

P32/INT0PSEN

1328

P33/INT1P27

1427

P34/T0P26

1526

P35/T1P25

1625

P36WRP24

1724

P37/RDP23

1823

X2P22

1922

X1P21

2021

GNDP20

图4-1SSTC89C52TC89C52单片机引脚图

VCC：STC89C52电源正端输入，接+5V。

GND：电源地端。

XTAL1:单芯片系统时钟的反相放大器输入端。

XTAL2：系统时钟的反相放大器输出端。

RESET：STC89C52的重置引脚。

4.1单片机最小系统

最小系统包括单片机及其所需的必要的电源、时钟、复位等部件，能使单

片机始终处于正常的运行状态。如图4-2所示。

图4-2单片机最小系统原理框图

2

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4.2单片机LCD显示模块

LED1602基本操作时序如下：

1）读状态：RS=L，RW=H，E=H

2）写指令：RS=L，RW=L，D0～D7=指令码，E=高脉冲

3）读数据：RS=H，RW=H，E=H

4）写数据：RS=H，RW=L，D0～D7=数据，E=高脉冲

4.3LCD1602与MCU的接口电路

LCD的D0～D7分别接单片机的P0口，作为数据线，因为P0口内部没有上

拉电阻，所以外部另外加上4.7K的上拉电阻；P2.5—P2.7分别接LCD的RS、

RW、E三个控制管脚；RV1用来调节LCD的显示灰度；BLK、BLA为背光的阴极和

阳极，接上相应电平即点亮背光灯。

图4-3显示电路

3

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4.4单片机按键模块设计

本系统用到了4个按键，其中一个用作系统手动复位，另外4个采用独立

按键，该种接法查询简单，程序处理简单,可节省CPU资源，按键电路如图4-4

所示，4个独立按键分别与STC89C52的P3.0、P3.1、P3.2、P3.3接口相连。

图4-4按键模块

5产品软件设计

本系统的软件部分主要进行时间计算程序设计，按键的扫描输入等。程序

开始运行后首先要进行初始化，把单片机的各引脚的状态按程序里面的初始化

命令进行初始化，初始化完成后日期信息，再运行按键扫描程序，检测有无按

键按下，计算完成后运行显示程序，显示程序将得到的时间信息送给对应的液

晶让其显示。

4

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图5.0程序流程图

5

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6产品使用说明书

本产品定时开关有四个模式：on（开）、OFF（关）、AUTOon（自动开）、

Autooff（自动关）

设定当前时间

先按住“设置”键三秒，星期闪烁，再按最左边或者最右边的键调整

再按住“设置”键三秒，小时闪烁，再按最左边或者最右边的键调整

再按住“设置”键三秒，分钟闪烁，再按最左边或者最右边的键调整

再按住“设置”键完成设置，显示设置后的当前时间并开始运行。

设定定时程序

在显示当前时间的状态下，按下右键即进入定时设定模式。

6

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附录1元件的清单

7

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附录2原理图

8

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附录3PCB图

9

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附录4作品实物图

10

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附录5源代码

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

sbitlcdrs=P3^7;

sbitlcdrw=P3^6;

sbitlcden=P3^5;

sbitinf=P3^3;

sbitSCLK=P0^7;

sbitIO=P0^6;

sbitRST=P0^5;

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#include<reg52.h>

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

sbitbeep=P0^4;

sbitP0_2=P0^2;

sbitP0_1=P0^1;

sbitP0_0=P0^0;

sbits1=P2^0;

sbits2=P2^1;

sbits3=P2^2;

sbits4=P2^3;

ucharcodetable1[]=":::";

ucharcodetable2[]=":::";

ucharcodetable3[]="Welcometo";

ucharcodetable4[]="TimingSockets";

ucharcodetable5[]="20--";

ucharcodetable6[]="::";

ucharcodetable7[]="MON";

ucharcodetable8[]="TUE";

ucharcodetable9[]="WED";

ucharcodetable10[]="THR";

ucharcodetable11[]="FRI";

ucharcodetable12[]="SAT";

ucharcodetable13[]="SUN";

ucharcodetable14[]="SettheCalendar";

ucharcodetable15[]="SettheMode";

ucharcodetable16[]="SettheTiming";

ucharcodetable17[]="ModeChoice";

12

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ucharcodetable18[]="123456";

uintbuf_key_code=0;

uintcount_T=0,buf_CT=0;

ucharkey=255;

ucharkey_bit_count=0;

ucharcommon_code_count=0;

ucharinf_status=0;

uchardd[7];

ucharaa[7]={0,0,11,17,4,6,11};

ucharee[3]={11,0,0};

ucharff[3]={11,1,0};

ucharkk[2]={11,2};

ucharhh[2]={11,3};

uchargg[6];

bitflag,flag2,flag3,flag4,flag5,flag6,flag7,flag8,flag9,flag10,fla

g11,flag12,flag13,flag14;

charmiao,fen,shi,ri,yue,zhou,nian;

ucharsw,gw;

uchars1num,s2num;

voiddisplay(void);

voiddelay(uinti)

{

uintj;

for(;i>0;i--)

for(j=100;j>0;j--);

}

voidwrite_com(ucharcom)//lcd写指令

{

13

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lcdrs=0;

lcden=0;

P1=com;

delay(5);

lcden=1;

delay(5);

lcden=0;

}

voidwrite_data(uchardat)//lcd写数据

{

lcdrs=1;

lcden=0;

P1=dat;

delay(5);

lcden=1;

delay(5);

lcden=0;

}

voidinit()//lcd初始化

{ucharnum;

lcdrw=0;

write_com(0x38);

write_com(0x0c);

write_com(0x06);

write_com(0x01);

write_com(0x80);

write_com(0x01);

write_com(0x80);

14

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for(num=0;num<16;num++)

{

write_data(table3[num]);

delay(5);

}

write_com(0xc0);

for(num=0;num<16;num++)

{

write_data(table4[num]);

delay(5);

}

delay(5);

write_com(0x01);

write_com(0x80);

for(num=0;num<8;num++)

{

write_data(table5[num]);

delay(1);

}

write_com(0xc0);

for(num=0;num<8;num++)

{

write_data(table6[num]);

delay(1);

}

}

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/*********DS1302程序*********/

voiddelay1(uintnum)

{

while(--num);

}

voidDS1302_wbyte(ucharinbyte)//ds1302写数据

{

uchari;

for(i=8;i>0;i--)

{

SCLK=0;

if(inbyte&0x01)

IO=1;

else

IO=0;

SCLK=1;

delay1(1);

inbyte=inbyte>>1;

}

}

ucharDS1302_rbyte()//ds1302读数据

{

uchari,temp=0;

IO=1;

for(i=7;i>0;i--)

{

SCLK=0;

if(IO==1)

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temp=temp|0x80;

else

temp=temp&0x7f;

SCLK=1;

temp=temp>>1;

}

return(temp);

}

//----------往ds1302的某个地址写入数据-------------

voidWrite_DS1302(ucharcmd,ucharindata)

{

RST=1;

DS1302_wbyte(cmd);

DS1302_wbyte(indata);

RST=0;

SCLK=0;

}

//----------读ds1302某地址的的数据-----------------

ucharRead_DS1302(ucharaddr)

{

ucharbackdata;

RST=1;

DS1302_wbyte(addr);

backdata=DS1302_rbyte();//先写地址，然后读数据

RST=0;

SCLK=0;

return(backdata);

}

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//------------设置初始时间-------------------

voidSet_DS1302(ucharaddr,uchar*p,ucharn)//写入n个数据

{ucharbb;

Write_DS1302(0x8e,0x00);//写控制字，允许写操作

for(;n>0;n--)

{sw=(*p)/10;

gw=(*p)%10;

bb=(sw<<4)|gw;

Write_DS1302(addr,bb);

p++;

addr=addr+2;

}

Write_DS1302(0x8e,0x80);//写保护，不允许写

}

//-----------读取当前时间-------------------

voidRead_nowtime(ucharaddr,uchar*p,ucharn)

{

for(;n>0;n--)

{

*p=Read_DS1302(addr);

p++;

addr=addr+2;

}

}

voidinit_DS1302()