充電保護定時(shí)系統電路設計原理解析 —電路圖天天讀（179）

　　隨著(zhù)電子技術(shù)的不斷發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，充電型電子設備的種類(lèi)和數量也跟著(zhù)迅猛發(fā)展，尤其是電動(dòng)車(chē)和手機。這些電子設備在給我們生活和工作帶來(lái)便捷的同時(shí)，充電的問(wèn)題也使得人們不厭其煩，電動(dòng)車(chē)大約需要充電8小時(shí)左右，手機大約需要充電3小時(shí)左右，然而當充電結束后，人們經(jīng)常忘記拔掉電源，更有甚者給電池充電達數天，這對電池的功能和使用壽命無(wú)疑是一種破壞。介于此，筆者萌生了自己動(dòng)手設計制作一個(gè)數顯可調定時(shí)器的想法，來(lái)解決一些生活中的問(wèn)題。

　　數顯可調定時(shí)器數顯可調定時(shí)器

　　通過(guò)小時(shí)和分鐘的“加”“、減”按鍵對需要的定時(shí)時(shí)間進(jìn)行預設，確定無(wú)誤后，按下啟動(dòng)按鍵，定時(shí)開(kāi)始，這時(shí)，數碼管便會(huì )從預設時(shí)間開(kāi)始倒計時(shí)，同時(shí)充電發(fā)光二極管每秒閃爍一次，當計時(shí)到零后，充電發(fā)光二極管由閃爍狀態(tài)變成常亮，繼電器動(dòng)作，切斷充電電源。假如電路在運行時(shí)出現故障或者運行錯誤，需要按單片機的復位鍵，然后對定時(shí)時(shí)間重新調整后，按啟動(dòng)按鍵，重新開(kāi)始定時(shí)。

　　電路框圖如圖1所示。電路原理圖如圖2所示。

　　圖1 電路方框圖

　　圖2 電路原理圖

　　輸入部分

　　輸入部分有五個(gè)按鍵組成，分別是分鐘+10、分鐘-10、小時(shí)+1、小時(shí)-1和設置完成按鍵。定時(shí)器的初始值是8小時(shí)。使用前，先通過(guò)這五個(gè)按鍵進(jìn)行定時(shí)時(shí)間的設置，分鐘設置鍵的分辨率之所以10分鐘為一個(gè)步進(jìn)階梯完全是考慮的實(shí)際的需要，因為無(wú)論是電動(dòng)車(chē)還是手機，都沒(méi)有必要以一分鐘為單位，當然，使用者可以根據自己的需要動(dòng)手修改程序，已達到自己的要求。

　　本制作所使用的按鍵均為四腳封裝常開(kāi)型按鍵，使用前需通過(guò)萬(wàn)用表對引腳進(jìn)行測量來(lái)確定那組引腳作為開(kāi)關(guān)使用，當然也可以直接使用對角線(xiàn)引腳作為開(kāi)關(guān)按鍵，另外兩個(gè)引腳懸空，便不會(huì )出現問(wèn)題。同時(shí)需要提醒的是，電路板上另外一個(gè)按鍵是單片機的復位按鍵，電路正常工作時(shí)不要去觸摸。輸入部分的電路工作原理就是單片機對按鍵的識別，如圖3所示，單片機的P1口通過(guò)上拉電阻接高電平，當沒(méi)有按鍵按下時(shí)，P1.0～P1.4 的管腳電壓為高電平，如果某一個(gè)按鍵按下，相應的單片機并口就會(huì )被拉低為低電平。編程時(shí)，只要掃描P1.0～P1.4的狀態(tài)，便能完成對按鍵的識別。

　　圖3 輸入部分

　　物聯(lián)網(wǎng)操作系統資料集錦，詳情請點(diǎn)擊進(jìn)入》》》

　　控制部分

　　控制部分采用AT89S51(＄0.7830)單片機作為控制器，它把按鍵的信息采集過(guò)來(lái)后，經(jīng)過(guò)單片機內部的定時(shí)計數器T0運算，完成相應的定時(shí)，同時(shí)單片機的并口也會(huì )將信息輸出給顯示部分和輸出部分?？刂撇糠值闹饕ぷ髟砭褪抢昧藛纹瑱C內部的定時(shí)/ 計數器T 0 ， 由于它的最大定時(shí)時(shí)間只有6 5 m s左右，所以，本制作利用T0的方式一，每次定時(shí)50ms，循環(huán)1200次，來(lái)實(shí)現精確的一分鐘定時(shí)。誤差在微秒級。

　　圖4 單片機最小系統

　　顯示部分

　　顯示部分由兩個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)三位一體的數碼管組成。紅色發(fā)光二極管為電源指示燈，當電源通電其發(fā)光，斷電其熄滅。黃色發(fā)光二極管為充電指示燈，充電開(kāi)始后，它每秒亮滅一次，充電完成后，其亮滅閃爍變?yōu)槌Ａ?。在設計階段，筆者還建議在輸出繼電器加第三個(gè)發(fā)光二極管，作為繼電器吸合或斷開(kāi)的指示燈，切忌一開(kāi)始就加接強電，危險極大。數碼管是三位一體共陽(yáng)極封裝，高位數碼管顯示小時(shí)，其它兩個(gè)數碼管顯示分鐘。數碼管電路的主要工作原理就是電路驅動(dòng)和動(dòng)態(tài)掃描。

　　如圖5所示，數碼管的段驅動(dòng)采用自帶BCD譯碼的4線(xiàn)7段譯碼驅動(dòng)器74LS247。位驅動(dòng)則采用八同相三態(tài)緩沖器/線(xiàn)驅動(dòng)器的74HC244(＄0.1062)，由于它集成了八個(gè)同相驅動(dòng)器，所以可以驅動(dòng)八個(gè)數碼管。

　　圖5 顯示部分

　　數碼管動(dòng)態(tài)掃描就是利用人眼的視覺(jué)暫留現象，某一時(shí)刻只有一位數碼管顯示，其它熄滅，通過(guò)位選切換，快速的在三個(gè)數碼管上依次顯示所需信息，由于速度很快，加上數碼管的余輝現象和人眼的視覺(jué)暫留現象，使得人們能夠看到完整流暢的三個(gè)數字。

　　輸出部分

　　輸出部分主要是一個(gè)能控制220V市電通斷的繼電器。繼電器的驅動(dòng)部分則采用達林頓晶體管陣列ULN2003A(＄0.1200)（見(jiàn)圖6）。

　　圖6 輸出部分

　　它其實(shí)就是集成了七個(gè)繼電器驅動(dòng)的集成電路，所以本制作可以擴展輸出七個(gè)繼電器，能滿(mǎn)足七個(gè)用電器的七種不同定時(shí)，當然，要實(shí)現此功能還需要修改程序。讀者也可以用分立元件來(lái)替代ULN2003A。