鄧耀華

摘 要：在現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)中，傳統(tǒng)使用的PLC控制已經(jīng)不適合基礎(chǔ)系統(tǒng)。介紹了一種基于單片機(jī)的可編程控制延時(shí)開關(guān)和其可控制的負(fù)載，該開關(guān)可以在電路中使用光耦隔離，以避免外部的干擾。同時(shí)，開關(guān)還具有成本低、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；可編程控制；延時(shí)開關(guān)；PLC

中圖分類號(hào)：TP368.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(jī)系統(tǒng)，隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，PLC控制器也有了一定的發(fā)展。但是由于PLC價(jià)格較高，對(duì)中小型設(shè)備系統(tǒng)的電器控制系統(tǒng)來說，高昂的價(jià)格制約了其應(yīng)用范圍。所以，考慮到成本和實(shí)用等問題，機(jī)械設(shè)備的控制系統(tǒng)應(yīng)采用設(shè)計(jì)合理、價(jià)格較低的單片機(jī)小型控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)智能可編程控制功能，加強(qiáng)企業(yè)的競爭力。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案如圖1所示，由單片機(jī)組成的硬件電路系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心，主要完成延時(shí)時(shí)間和開關(guān)方式的控制。它采用EL817高速光耦，實(shí)現(xiàn)控制器與驅(qū)動(dòng)電路信號(hào)的隔離，防止回路干擾。在驅(qū)動(dòng)電路中，I/O口輸出的信號(hào)經(jīng)過一個(gè)3極管電路，驅(qū)動(dòng)小型繼電器線圈開關(guān)動(dòng)作。在具體應(yīng)用中，通過使用PL-2303設(shè)計(jì)的USB接口下載器，隨時(shí)下載編寫好的程序，具有使用靈活、性價(jià)比高和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，十分適合小型開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路的控制。

圖1 整體系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

2 可編程控制電路設(shè)計(jì)

采用的增強(qiáng)型STC8051單片機(jī)和周圍電路組成最小單片機(jī)系統(tǒng)，使用的STC8051芯片內(nèi)部具有的硬件資源有中央處理器（CPU）、4 k字節(jié)程序存儲(chǔ)器（Flash）、128字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（SRAM）、2個(gè)16位可重裝載定時(shí)器、1 k字節(jié)電可擦寫EEPROM、6個(gè)通用I/O口、硬件看門狗（WDT）、片內(nèi)高精度R/C震蕩1 T時(shí)鐘、內(nèi)部時(shí)鐘5～35 MHz可選、速度比普通8051快6～12倍和8級(jí)高可靠復(fù)位等模塊。

通過定義單片機(jī)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(shù)據(jù)，調(diào)用內(nèi)部時(shí)鐘，結(jié)合定時(shí)器，實(shí)現(xiàn)延時(shí)時(shí)間和輸出控制。

2.1 供電設(shè)計(jì)

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(zhuǎn)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(gè)220 μF和330 μF的電解電容進(jìn)行濾波，完全滿足最小系統(tǒng)的供電設(shè)計(jì)。

由于本電源模塊內(nèi)部本身有集成的電隔離電路，因此電源輸出的供電質(zhì)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(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

每個(gè)I/O口驅(qū)動(dòng)能力均可達(dá)20 mA，經(jīng)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(qū)動(dòng)線圈功率140 MW繼電器TEV23079，控制繼電器的開關(guān)工作，如圖3所示，并在驅(qū)動(dòng)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(shè)計(jì)

由于C51單片機(jī)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(jī)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(shí)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(jié)合定時(shí)器實(shí)現(xiàn)。

圖4 USB轉(zhuǎn)串口通信設(shè)計(jì)

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(duì)增強(qiáng)型STC8051控制器的C語言程序設(shè)計(jì)。它由主程序、中斷服務(wù)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(hào)字符型和無符號(hào)整型的定義。②I/O口的定義。定義單片機(jī)P3口的第三位為輸出。③延時(shí)函數(shù)編寫。通過時(shí)鐘計(jì)數(shù)循環(huán)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)延時(shí)時(shí)間定義。④主函數(shù)編寫。主要通過定義I/O口輸出高低電平，調(diào)用延時(shí)函數(shù)，循環(huán)函數(shù)實(shí)現(xiàn)控制繼電器的斷開和吸合動(dòng)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(duì)應(yīng)的單片機(jī)型號(hào)，經(jīng)過電腦的USB接口與單片機(jī)P3.0、P3.1口連接，方便快速地實(shí)現(xiàn)了程序的反復(fù)編寫。

4 結(jié)束語

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

參考文獻(xiàn)

[1]華建君.基于AT89C2051單片機(jī)的延時(shí)控制電路設(shè)計(jì)[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(shè)計(jì)中，傳統(tǒng)使用的PLC控制已經(jīng)不適合基礎(chǔ)系統(tǒng)。介紹了一種基于單片機(jī)的可編程控制延時(shí)開關(guān)和其可控制的負(fù)載，該開關(guān)可以在電路中使用光耦隔離，以避免外部的干擾。同時(shí)，開關(guān)還具有成本低、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；可編程控制；延時(shí)開關(guān)；PLC

中圖分類號(hào)：TP368.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(jī)系統(tǒng)，隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，PLC控制器也有了一定的發(fā)展。但是由于PLC價(jià)格較高，對(duì)中小型設(shè)備系統(tǒng)的電器控制系統(tǒng)來說，高昂的價(jià)格制約了其應(yīng)用范圍。所以，考慮到成本和實(shí)用等問題，機(jī)械設(shè)備的控制系統(tǒng)應(yīng)采用設(shè)計(jì)合理、價(jià)格較低的單片機(jī)小型控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)智能可編程控制功能，加強(qiáng)企業(yè)的競爭力。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案如圖1所示，由單片機(jī)組成的硬件電路系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心，主要完成延時(shí)時(shí)間和開關(guān)方式的控制。它采用EL817高速光耦，實(shí)現(xiàn)控制器與驅(qū)動(dòng)電路信號(hào)的隔離，防止回路干擾。在驅(qū)動(dòng)電路中，I/O口輸出的信號(hào)經(jīng)過一個(gè)3極管電路，驅(qū)動(dòng)小型繼電器線圈開關(guān)動(dòng)作。在具體應(yīng)用中，通過使用PL-2303設(shè)計(jì)的USB接口下載器，隨時(shí)下載編寫好的程序，具有使用靈活、性價(jià)比高和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，十分適合小型開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路的控制。

圖1 整體系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

2 可編程控制電路設(shè)計(jì)

采用的增強(qiáng)型STC8051單片機(jī)和周圍電路組成最小單片機(jī)系統(tǒng)，使用的STC8051芯片內(nèi)部具有的硬件資源有中央處理器（CPU）、4 k字節(jié)程序存儲(chǔ)器（Flash）、128字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（SRAM）、2個(gè)16位可重裝載定時(shí)器、1 k字節(jié)電可擦寫EEPROM、6個(gè)通用I/O口、硬件看門狗（WDT）、片內(nèi)高精度R/C震蕩1 T時(shí)鐘、內(nèi)部時(shí)鐘5～35 MHz可選、速度比普通8051快6～12倍和8級(jí)高可靠復(fù)位等模塊。

通過定義單片機(jī)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(shù)據(jù)，調(diào)用內(nèi)部時(shí)鐘，結(jié)合定時(shí)器，實(shí)現(xiàn)延時(shí)時(shí)間和輸出控制。

2.1 供電設(shè)計(jì)

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(zhuǎn)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(gè)220 μF和330 μF的電解電容進(jìn)行濾波，完全滿足最小系統(tǒng)的供電設(shè)計(jì)。

由于本電源模塊內(nèi)部本身有集成的電隔離電路，因此電源輸出的供電質(zhì)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(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

每個(gè)I/O口驅(qū)動(dòng)能力均可達(dá)20 mA，經(jīng)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(qū)動(dòng)線圈功率140 MW繼電器TEV23079，控制繼電器的開關(guān)工作，如圖3所示，并在驅(qū)動(dòng)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(shè)計(jì)

由于C51單片機(jī)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(jī)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(shí)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(jié)合定時(shí)器實(shí)現(xiàn)。

圖4 USB轉(zhuǎn)串口通信設(shè)計(jì)

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(duì)增強(qiáng)型STC8051控制器的C語言程序設(shè)計(jì)。它由主程序、中斷服務(wù)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(hào)字符型和無符號(hào)整型的定義。②I/O口的定義。定義單片機(jī)P3口的第三位為輸出。③延時(shí)函數(shù)編寫。通過時(shí)鐘計(jì)數(shù)循環(huán)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)延時(shí)時(shí)間定義。④主函數(shù)編寫。主要通過定義I/O口輸出高低電平，調(diào)用延時(shí)函數(shù)，循環(huán)函數(shù)實(shí)現(xiàn)控制繼電器的斷開和吸合動(dòng)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(duì)應(yīng)的單片機(jī)型號(hào)，經(jīng)過電腦的USB接口與單片機(jī)P3.0、P3.1口連接，方便快速地實(shí)現(xiàn)了程序的反復(fù)編寫。

4 結(jié)束語

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

參考文獻(xiàn)

[1]華建君.基于AT89C2051單片機(jī)的延時(shí)控制電路設(shè)計(jì)[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(shè)計(jì)中，傳統(tǒng)使用的PLC控制已經(jīng)不適合基礎(chǔ)系統(tǒng)。介紹了一種基于單片機(jī)的可編程控制延時(shí)開關(guān)和其可控制的負(fù)載，該開關(guān)可以在電路中使用光耦隔離，以避免外部的干擾。同時(shí)，開關(guān)還具有成本低、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；可編程控制；延時(shí)開關(guān)；PLC

中圖分類號(hào)：TP368.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(jī)系統(tǒng)，隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，PLC控制器也有了一定的發(fā)展。但是由于PLC價(jià)格較高，對(duì)中小型設(shè)備系統(tǒng)的電器控制系統(tǒng)來說，高昂的價(jià)格制約了其應(yīng)用范圍。所以，考慮到成本和實(shí)用等問題，機(jī)械設(shè)備的控制系統(tǒng)應(yīng)采用設(shè)計(jì)合理、價(jià)格較低的單片機(jī)小型控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)智能可編程控制功能，加強(qiáng)企業(yè)的競爭力。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案如圖1所示，由單片機(jī)組成的硬件電路系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心，主要完成延時(shí)時(shí)間和開關(guān)方式的控制。它采用EL817高速光耦，實(shí)現(xiàn)控制器與驅(qū)動(dòng)電路信號(hào)的隔離，防止回路干擾。在驅(qū)動(dòng)電路中，I/O口輸出的信號(hào)經(jīng)過一個(gè)3極管電路，驅(qū)動(dòng)小型繼電器線圈開關(guān)動(dòng)作。在具體應(yīng)用中，通過使用PL-2303設(shè)計(jì)的USB接口下載器，隨時(shí)下載編寫好的程序，具有使用靈活、性價(jià)比高和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，十分適合小型開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路的控制。

圖1 整體系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

2 可編程控制電路設(shè)計(jì)

采用的增強(qiáng)型STC8051單片機(jī)和周圍電路組成最小單片機(jī)系統(tǒng)，使用的STC8051芯片內(nèi)部具有的硬件資源有中央處理器（CPU）、4 k字節(jié)程序存儲(chǔ)器（Flash）、128字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（SRAM）、2個(gè)16位可重裝載定時(shí)器、1 k字節(jié)電可擦寫EEPROM、6個(gè)通用I/O口、硬件看門狗（WDT）、片內(nèi)高精度R/C震蕩1 T時(shí)鐘、內(nèi)部時(shí)鐘5～35 MHz可選、速度比普通8051快6～12倍和8級(jí)高可靠復(fù)位等模塊。

通過定義單片機(jī)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(shù)據(jù)，調(diào)用內(nèi)部時(shí)鐘，結(jié)合定時(shí)器，實(shí)現(xiàn)延時(shí)時(shí)間和輸出控制。

2.1 供電設(shè)計(jì)

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(zhuǎn)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(gè)220 μF和330 μF的電解電容進(jìn)行濾波，完全滿足最小系統(tǒng)的供電設(shè)計(jì)。

由于本電源模塊內(nèi)部本身有集成的電隔離電路，因此電源輸出的供電質(zhì)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(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

每個(gè)I/O口驅(qū)動(dòng)能力均可達(dá)20 mA，經(jīng)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(qū)動(dòng)線圈功率140 MW繼電器TEV23079，控制繼電器的開關(guān)工作，如圖3所示，并在驅(qū)動(dòng)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(shè)計(jì)

由于C51單片機(jī)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(jī)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(shí)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(jié)合定時(shí)器實(shí)現(xiàn)。

圖4 USB轉(zhuǎn)串口通信設(shè)計(jì)

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(duì)增強(qiáng)型STC8051控制器的C語言程序設(shè)計(jì)。它由主程序、中斷服務(wù)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(hào)字符型和無符號(hào)整型的定義。②I/O口的定義。定義單片機(jī)P3口的第三位為輸出。③延時(shí)函數(shù)編寫。通過時(shí)鐘計(jì)數(shù)循環(huán)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)延時(shí)時(shí)間定義。④主函數(shù)編寫。主要通過定義I/O口輸出高低電平，調(diào)用延時(shí)函數(shù)，循環(huán)函數(shù)實(shí)現(xiàn)控制繼電器的斷開和吸合動(dòng)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(duì)應(yīng)的單片機(jī)型號(hào)，經(jīng)過電腦的USB接口與單片機(jī)P3.0、P3.1口連接，方便快速地實(shí)現(xiàn)了程序的反復(fù)編寫。

4 結(jié)束語

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

參考文獻(xiàn)

[1]華建君.基于AT89C2051單片機(jī)的延時(shí)控制電路設(shè)計(jì)[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