采用CPLD電器定時(shí)開(kāi)關(guān)控制系統電路

　　隨著(zhù)當今社會(huì )工作和生活節奏的加快，人們對許多電器、儀器、設備的自動(dòng)化要求也越來(lái)越高，但現有的許多電器還不具備定時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉功能，許多需要在固定時(shí)間開(kāi)關(guān)的裝置，還需人工值守和操作，因此設計帶有時(shí)鐘顯示功能的多個(gè)電器定時(shí)開(kāi)關(guān)控制系統，具有實(shí)際意義。

　　系統功能及操作

　　CPLD主要是由可編程邏輯宏單元（MC，Macro Cell）圍繞中心的可編程互連矩陣單元組成。其中MC結構較復雜，并具有復雜的I/O單元互連結構，可由用戶(hù)根據需要生成特定的電路結構，完成一定的功能。由于CPLD內部采用固定長(cháng)度的金屬線(xiàn)進(jìn)行各邏輯塊的互連，所以設計的邏輯電路具有時(shí)間可預測性，避免了分段式互連結構時(shí)序不完全預測的缺點(diǎn)。

　　系統上電時(shí)復位，時(shí)鐘顯示為0時(shí)0分0秒，按下“時(shí)間”設置鍵設定時(shí)間，數字鐘開(kāi)始工作，數碼管顯示當前時(shí)間；按下“開(kāi)啟電器編號”設置鍵，再按下要定時(shí)開(kāi)啟的電器編號，對應發(fā)光二極管亮，表示設置有效；按下“電器開(kāi)啟時(shí)間”設置按鍵；再依次輸入4位十進(jìn)制的小時(shí)和分鐘，作為開(kāi)啟時(shí)間；按下“電器關(guān)閉時(shí)間”設置按鍵，再依次輸入4位十進(jìn)制的小時(shí)和分鐘，作為關(guān)閉時(shí)間。至此定時(shí)開(kāi)關(guān)設置完成，對于電飯鍋等具有保持功能的電器，則不用設置定時(shí)關(guān)閉。使用 Verilog HDL編寫(xiě)CPLD程序，理論上可同時(shí)設置多個(gè)電器的定時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟，本設計可同時(shí)設置3個(gè)電器。

　　硬件設計

　　硬件設計采用Altera公司的CPLDEPM7128SLC84-6，簡(jiǎn)化了外圍電路，穩定性和可靠性高，成本低。220 V、50 Hz工頻電源經(jīng)變壓器、電橋整流后通過(guò)三端穩壓器，提供工作電壓，其電源電路如圖1所示。

　　外接4&TImes;4鍵盤(pán)，使用較少的I／O端口線(xiàn)就可實(shí)現對較多按鍵的控制。當有鍵按下時(shí)，kb為低電平，CPLD的按鍵掃描部分采用動(dòng)態(tài)掃描方式進(jìn)行識別。設置 14個(gè)按鍵，分別為0～9十個(gè)數字鍵和設定時(shí)間、開(kāi)啟電器編號、電器開(kāi)啟時(shí)間、電器關(guān)閉時(shí)間4個(gè)功能鍵，其余兩個(gè)留作功能擴展。4&TImes;4鍵盤(pán)電路如圖2所示。

　　本系統設計使用6個(gè)數碼管顯示時(shí)間，3個(gè)發(fā)光二極管標志是否定時(shí)。電器開(kāi)啟信號經(jīng)三極管放大后接繼電器，通過(guò)繼電器吸合導通電源線(xiàn)，開(kāi)啟電器。

　　數字鍵的判斷和處理

　　先根據鍵值判斷是哪一個(gè)數字鍵，再根據功能標志寄存器fun判斷進(jìn)行哪項設置。若正在進(jìn)行的是時(shí)間設置，則將時(shí)間寄存器左移4位，將數字值存入低位；若為設定需要開(kāi)啟電器的編號狀態(tài)，則電器編號數組num對應位置“1”，并通過(guò)電阻使相應發(fā)光二極管點(diǎn)亮，否則為“0”；若為設定電器開(kāi)啟時(shí)間狀態(tài)，相應電器的開(kāi)啟時(shí)間寄存器TImeon左移4位，將數字值存入低位；若為設定電器關(guān)閉時(shí)間狀態(tài)，相應電器的關(guān)閉時(shí)間寄存器TImeoff左移4位，將數字值存人低位。若為無(wú)效按鍵，則不進(jìn)行任何操作。

　　顯示

　　對應不同的狀態(tài)，數碼管顯示不同值。時(shí)鐘設置狀態(tài)，顯示當前時(shí)間；開(kāi)啟電器編號設置狀態(tài)，顯示欲開(kāi)啟的電器編號；電器開(kāi)啟時(shí)間設置狀態(tài)，屁示電器應開(kāi)啟的時(shí)間；電器關(guān)閉時(shí)間設置狀態(tài)，顯示電器應關(guān)閉的時(shí)間。具體實(shí)現時(shí)，由系統時(shí)鐘控制，分時(shí)點(diǎn)亮各個(gè)數碼管，可節約能源。由于時(shí)間很快，而人眼存在視覺(jué)暫留，看上去6個(gè)數碼管均同時(shí)顯示。在CPLD中編程實(shí)現數碼管的七段譯碼，可節省外同電路。

　　本設備設定開(kāi)啟、關(guān)閉時(shí)間為一天之內的任意時(shí)間，滿(mǎn)足一般使用要求，亦可作為數字時(shí)鐘使用。由晶體振蕩器提供時(shí)鐘，計時(shí)精準，使用常見(jiàn)器件設計，實(shí)現方便，成本低，耗電少，體積小，重量輕，工作可靠?？捎糜诙〞r(shí)開(kāi)啟家用電器，如通過(guò)提前設置，下班回家時(shí)電飯鍋已經(jīng)把飯做熟?？照{已經(jīng)開(kāi)啟，飲水機已經(jīng)燒好開(kāi)水，熱水器已經(jīng)燒好洗澡水等。也可用于辦公樓里上下班自動(dòng)響鈴裝置，工廠(chǎng)里需要定時(shí)開(kāi)關(guān)的設備，以及一些手動(dòng)操作開(kāi)關(guān)不安全的地方，具有實(shí)用價(jià)值。