單片機可編程控制延時開關設計

鄧耀華

摘 要：在現(xiàn)代工程設計中，傳統(tǒng)使用的PLC控制已經不適合基礎系統(tǒng)。介紹了一種基于單片機的可編程控制延時開關和其可控制的負載，該開關可以在電路中使用光耦隔離，以避免外部的干擾。同時，開關還具有成本低、性能穩(wěn)定等優(yōu)點，被廣泛應用。

關鍵詞：單片機；可編程控制；延時開關；PLC

中圖分類號：TP368.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）05-0135-02

PLC可編程控制器在現(xiàn)代系統(tǒng)中較為常見，是工業(yè)用的控制單片機系統(tǒng)，隨著單片機技術的發(fā)展，PLC控制器也有了一定的發(fā)展。但是由于PLC價格較高，對中小型設備系統(tǒng)的電器控制系統(tǒng)來說，高昂的價格制約了其應用范圍。所以，考慮到成本和實用等問題，機械設備的控制系統(tǒng)應采用設計合理、價格較低的單片機小型控制系統(tǒng)來實現(xiàn)智能可編程控制功能，加強企業(yè)的競爭力。

1 系統(tǒng)總體設計方案

整體系統(tǒng)設計方案如圖1所示，由單片機組成的硬件電路系統(tǒng)是整個系統(tǒng)設計的核心，主要完成延時時間和開關方式的控制。它采用EL817高速光耦，實現(xiàn)控制器與驅動電路信號的隔離，防止回路干擾。在驅動電路中，I/O口輸出的信號經過一個3極管電路，驅動小型繼電器線圈開關動作。在具體應用中，通過使用PL-2303設計的USB接口下載器，隨時下載編寫好的程序，具有使用靈活、性價比高和抗干擾能力強等優(yōu)點，十分適合小型開關驅動電路的控制。

圖1 整體系統(tǒng)方案設計

2 可編程控制電路設計

采用的增強型STC8051單片機和周圍電路組成最小單片機系統(tǒng)，使用的STC8051芯片內部具有的硬件資源有中央處理器（CPU）、4 k字節(jié)程序存儲器（Flash）、128字節(jié)數據存儲器（SRAM）、2個16位可重裝載定時器、1 k字節(jié)電可擦寫EEPROM、6個通用I/O口、硬件看門狗（WDT）、片內高精度R/C震蕩1 T時鐘、內部時鐘5～35 MHz可選、速度比普通8051快6～12倍和8級高可靠復位等模塊。

通過定義單片機P3口的第三位為輸出，串口功能由P3.0和P3.1口分別接收和發(fā)送數據，調用內部時鐘，結合定時器，實現(xiàn)延時時間和輸出控制。

2.1 供電設計

電源供電模塊采用PI公司的降壓芯片LNK623PG，支持寬幅電源85～265 VAC輸入，轉換為系統(tǒng)所需要的兩路輸出DC5 V電源和12 V電源，如圖2所示。

在電路中，通過整流、濾波、穩(wěn)壓輸出DC12 V、0.25 A和5 V、0.15 A電源，輸出端分別接一個220 μF和330 μF的電解電容進行濾波，完全滿足最小系統(tǒng)的供電設計。

由于本電源模塊內部本身有集成的電隔離電路，因此電源輸出的供電質量較高，電壓紋波為±25 mV，保證了系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性。

圖2 供電系統(tǒng)圖

2.2 驅動電路設計

每個I/O口驅動能力均可達20 mA，經過光耦隔離輸出，再通過R4上拉電阻和Q8三極管組成的放大電路，驅動線圈功率140 MW繼電器TEV23079，控制繼電器的開關工作，如圖3所示，并在驅動電路中增加LED3貼片指示燈，來顯示繼電器的工作狀態(tài)。

2.3 通信接口電路設計

由于C51單片機都是TTL電平，電平電壓只有0 V和5 V兩種，采用PL-2303芯片輸出的是單片機上用的TTL電平，所以不用再接MAX232芯片，直接通過電腦USB接口實現(xiàn)RS-232串口的通信，如圖4所示。CPU串口功能可由STC8051芯片的P3.0、P3.1口結合定時器實現(xiàn)。

圖4 USB轉串口通信設計

3 系統(tǒng)軟件編制和程序下載

3.1 控制器程序編制

控制器程序編制主要是針對增強型STC8051控制器的C語言程序設計。它由主程序、中斷服務程序和子程序組成，主要

具備以下功能：①系統(tǒng)初始化。包括C51庫文件的引用、無符號字符型和無符號整型的定義。②I/O口的定義。定義單片機P3口的第三位為輸出。③延時函數編寫。通過時鐘計數循環(huán)函數，實現(xiàn)延時時間定義。④主函數編寫。主要通過定義I/O口輸出高低電平，調用延時函數，循環(huán)函數實現(xiàn)控制繼電器的斷開和吸合動作。

3.2 程序下載

用C語言編寫完控制程序后，生成HEX文件。通過STC公司自帶的STC-ISP程序下載軟件，選擇對應的單片機型號，經過電腦的USB接口與單片機P3.0、P3.1口連接，方便快速地實現(xiàn)了程序的反復編寫。

4 結束語

上文提到的可編程控制延時開關系統(tǒng)，能滿足使用者對小型設備系統(tǒng)控制的要求。該可編程控制延時開關通過電腦USB接口來實現(xiàn)自定義延時時間、延時開和關、循環(huán)延時開關等功能，且具有體積小巧、穩(wěn)定性高和操作方便等優(yōu)點，使其在小型智能化控制電路方面得到普及。

參考文獻

[1]華建君.基于AT89C2051單片機的延時控制電路設計[J].信息通信，2012（06）.

〔編輯：李玨〕

Single-chip Programmable Control Delay Switch Design

Deng Yaohua

Abstract： In modern engineering design， PLC control traditionally used is not suitable for the base system. Introduced a microcontrollerendprint

摘 要：在現(xiàn)代工程設計中，傳統(tǒng)使用的PLC控制已經不適合基礎系統(tǒng)。介紹了一種基于單片機的可編程控制延時開關和其可控制的負載，該開關可以在電路中使用光耦隔離，以避免外部的干擾。同時，開關還具有成本低、性能穩(wěn)定等優(yōu)點，被廣泛應用。

關鍵詞：單片機；可編程控制；延時開關；PLC

中圖分類號：TP368.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）05-0135-02

PLC可編程控制器在現(xiàn)代系統(tǒng)中較為常見，是工業(yè)用的控制單片機系統(tǒng)，隨著單片機技術的發(fā)展，PLC控制器也有了一定的發(fā)展。但是由于PLC價格較高，對中小型設備系統(tǒng)的電器控制系統(tǒng)來說，高昂的價格制約了其應用范圍。所以，考慮到成本和實用等問題，機械設備的控制系統(tǒng)應采用設計合理、價格較低的單片機小型控制系統(tǒng)來實現(xiàn)智能可編程控制功能，加強企業(yè)的競爭力。

1 系統(tǒng)總體設計方案

整體系統(tǒng)設計方案如圖1所示，由單片機組成的硬件電路系統(tǒng)是整個系統(tǒng)設計的核心，主要完成延時時間和開關方式的控制。它采用EL817高速光耦，實現(xiàn)控制器與驅動電路信號的隔離，防止回路干擾。在驅動電路中，I/O口輸出的信號經過一個3極管電路，驅動小型繼電器線圈開關動作。在具體應用中，通過使用PL-2303設計的USB接口下載器，隨時下載編寫好的程序，具有使用靈活、性價比高和抗干擾能力強等優(yōu)點，十分適合小型開關驅動電路的控制。

圖1 整體系統(tǒng)方案設計

2 可編程控制電路設計

采用的增強型STC8051單片機和周圍電路組成最小單片機系統(tǒng)，使用的STC8051芯片內部具有的硬件資源有中央處理器（CPU）、4 k字節(jié)程序存儲器（Flash）、128字節(jié)數據存儲器（SRAM）、2個16位可重裝載定時器、1 k字節(jié)電可擦寫EEPROM、6個通用I/O口、硬件看門狗（WDT）、片內高精度R/C震蕩1 T時鐘、內部時鐘5～35 MHz可選、速度比普通8051快6～12倍和8級高可靠復位等模塊。

通過定義單片機P3口的第三位為輸出，串口功能由P3.0和P3.1口分別接收和發(fā)送數據，調用內部時鐘，結合定時器，實現(xiàn)延時時間和輸出控制。

2.1 供電設計

電源供電模塊采用PI公司的降壓芯片LNK623PG，支持寬幅電源85～265 VAC輸入，轉換為系統(tǒng)所需要的兩路輸出DC5 V電源和12 V電源，如圖2所示。

在電路中，通過整流、濾波、穩(wěn)壓輸出DC12 V、0.25 A和5 V、0.15 A電源，輸出端分別接一個220 μF和330 μF的電解電容進行濾波，完全滿足最小系統(tǒng)的供電設計。

由于本電源模塊內部本身有集成的電隔離電路，因此電源輸出的供電質量較高，電壓紋波為±25 mV，保證了系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性。

圖2 供電系統(tǒng)圖

2.2 驅動電路設計

每個I/O口驅動能力均可達20 mA，經過光耦隔離輸出，再通過R4上拉電阻和Q8三極管組成的放大電路，驅動線圈功率140 MW繼電器TEV23079，控制繼電器的開關工作，如圖3所示，并在驅動電路中增加LED3貼片指示燈，來顯示繼電器的工作狀態(tài)。

2.3 通信接口電路設計

由于C51單片機都是TTL電平，電平電壓只有0 V和5 V兩種，采用PL-2303芯片輸出的是單片機上用的TTL電平，所以不用再接MAX232芯片，直接通過電腦USB接口實現(xiàn)RS-232串口的通信，如圖4所示。CPU串口功能可由STC8051芯片的P3.0、P3.1口結合定時器實現(xiàn)。

圖4 USB轉串口通信設計

3 系統(tǒng)軟件編制和程序下載

3.1 控制器程序編制

控制器程序編制主要是針對增強型STC8051控制器的C語言程序設計。它由主程序、中斷服務程序和子程序組成，主要

具備以下功能：①系統(tǒng)初始化。包括C51庫文件的引用、無符號字符型和無符號整型的定義。②I/O口的定義。定義單片機P3口的第三位為輸出。③延時函數編寫。通過時鐘計數循環(huán)函數，實現(xiàn)延時時間定義。④主函數編寫。主要通過定義I/O口輸出高低電平，調用延時函數，循環(huán)函數實現(xiàn)控制繼電器的斷開和吸合動作。

3.2 程序下載

用C語言編寫完控制程序后，生成HEX文件。通過STC公司自帶的STC-ISP程序下載軟件，選擇對應的單片機型號，經過電腦的USB接口與單片機P3.0、P3.1口連接，方便快速地實現(xiàn)了程序的反復編寫。

4 結束語

上文提到的可編程控制延時開關系統(tǒng)，能滿足使用者對小型設備系統(tǒng)控制的要求。該可編程控制延時開關通過電腦USB接口來實現(xiàn)自定義延時時間、延時開和關、循環(huán)延時開關等功能，且具有體積小巧、穩(wěn)定性高和操作方便等優(yōu)點，使其在小型智能化控制電路方面得到普及。

參考文獻

[1]華建君.基于AT89C2051單片機的延時控制電路設計[J].信息通信，2012（06）.

〔編輯：李玨〕

Single-chip Programmable Control Delay Switch Design

Deng Yaohua

Abstract： In modern engineering design， PLC control traditionally used is not suitable for the base system. Introduced a microcontrollerendprint

摘 要：在現(xiàn)代工程設計中，傳統(tǒng)使用的PLC控制已經不適合基礎系統(tǒng)。介紹了一種基于單片機的可編程控制延時開關和其可控制的負載，該開關可以在電路中使用光耦隔離，以避免外部的干擾。同時，開關還具有成本低、性能穩(wěn)定等優(yōu)點，被廣泛應用。

關鍵詞：單片機；可編程控制；延時開關；PLC

中圖分類號：TP368.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）05-0135-02

PLC可編程控制器在現(xiàn)代系統(tǒng)中較為常見，是工業(yè)用的控制單片機系統(tǒng)，隨著單片機技術的發(fā)展，PLC控制器也有了一定的發(fā)展。但是由于PLC價格較高，對中小型設備系統(tǒng)的電器控制系統(tǒng)來說，高昂的價格制約了其應用范圍。所以，考慮到成本和實用等問題，機械設備的控制系統(tǒng)應采用設計合理、價格較低的單片機小型控制系統(tǒng)來實現(xiàn)智能可編程控制功能，加強企業(yè)的競爭力。

1 系統(tǒng)總體設計方案

整體系統(tǒng)設計方案如圖1所示，由單片機組成的硬件電路系統(tǒng)是整個系統(tǒng)設計的核心，主要完成延時時間和開關方式的控制。它采用EL817高速光耦，實現(xiàn)控制器與驅動電路信號的隔離，防止回路干擾。在驅動電路中，I/O口輸出的信號經過一個3極管電路，驅動小型繼電器線圈開關動作。在具體應用中，通過使用PL-2303設計的USB接口下載器，隨時下載編寫好的程序，具有使用靈活、性價比高和抗干擾能力強等優(yōu)點，十分適合小型開關驅動電路的控制。

圖1 整體系統(tǒng)方案設計

2 可編程控制電路設計

采用的增強型STC8051單片機和周圍電路組成最小單片機系統(tǒng)，使用的STC8051芯片內部具有的硬件資源有中央處理器（CPU）、4 k字節(jié)程序存儲器（Flash）、128字節(jié)數據存儲器（SRAM）、2個16位可重裝載定時器、1 k字節(jié)電可擦寫EEPROM、6個通用I/O口、硬件看門狗（WDT）、片內高精度R/C震蕩1 T時鐘、內部時鐘5～35 MHz可選、速度比普通8051快6～12倍和8級高可靠復位等模塊。

通過定義單片機P3口的第三位為輸出，串口功能由P3.0和P3.1口分別接收和發(fā)送數據，調用內部時鐘，結合定時器，實現(xiàn)延時時間和輸出控制。

2.1 供電設計

電源供電模塊采用PI公司的降壓芯片LNK623PG，支持寬幅電源85～265 VAC輸入，轉換為系統(tǒng)所需要的兩路輸出DC5 V電源和12 V電源，如圖2所示。

在電路中，通過整流、濾波、穩(wěn)壓輸出DC12 V、0.25 A和5 V、0.15 A電源，輸出端分別接一個220 μF和330 μF的電解電容進行濾波，完全滿足最小系統(tǒng)的供電設計。

由于本電源模塊內部本身有集成的電隔離電路，因此電源輸出的供電質量較高，電壓紋波為±25 mV，保證了系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性。

圖2 供電系統(tǒng)圖

2.2 驅動電路設計

每個I/O口驅動能力均可達20 mA，經過光耦隔離輸出，再通過R4上拉電阻和Q8三極管組成的放大電路，驅動線圈功率140 MW繼電器TEV23079，控制繼電器的開關工作，如圖3所示，并在驅動電路中增加LED3貼片指示燈，來顯示繼電器的工作狀態(tài)。

2.3 通信接口電路設計

由于C51單片機都是TTL電平，電平電壓只有0 V和5 V兩種，采用PL-2303芯片輸出的是單片機上用的TTL電平，所以不用再接MAX232芯片，直接通過電腦USB接口實現(xiàn)RS-232串口的通信，如圖4所示。CPU串口功能可由STC8051芯片的P3.0、P3.1口結合定時器實現(xiàn)。

圖4 USB轉串口通信設計

3 系統(tǒng)軟件編制和程序下載

3.1 控制器程序編制

控制器程序編制主要是針對增強型STC8051控制器的C語言程序設計。它由主程序、中斷服務程序和子程序組成，主要

具備以下功能：①系統(tǒng)初始化。包括C51庫文件的引用、無符號字符型和無符號整型的定義。②I/O口的定義。定義單片機P3口的第三位為輸出。③延時函數編寫。通過時鐘計數循環(huán)函數，實現(xiàn)延時時間定義。④主函數編寫。主要通過定義I/O口輸出高低電平，調用延時函數，循環(huán)函數實現(xiàn)控制繼電器的斷開和吸合動作。

3.2 程序下載

用C語言編寫完控制程序后，生成HEX文件。通過STC公司自帶的STC-ISP程序下載軟件，選擇對應的單片機型號，經過電腦的USB接口與單片機P3.0、P3.1口連接，方便快速地實現(xiàn)了程序的反復編寫。

4 結束語

上文提到的可編程控制延時開關系統(tǒng)，能滿足使用者對小型設備系統(tǒng)控制的要求。該可編程控制延時開關通過電腦USB接口來實現(xiàn)自定義延時時間、延時開和關、循環(huán)延時開關等功能，且具有體積小巧、穩(wěn)定性高和操作方便等優(yōu)點，使其在小型智能化控制電路方面得到普及。

參考文獻

[1]華建君.基于AT89C2051單片機的延時控制電路設計[J].信息通信，2012（06）.

〔編輯：李玨〕

Single-chip Programmable Control Delay Switch Design

Deng Yaohua

Abstract： In modern engineering design， PLC control traditionally used is not suitable for the base system. Introduced a microcontrollerendprint