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定时开关控制器的制作

魏军丞

定时开关控制器在各种场合都有着极为广泛的用途，例如可用于工业方面的

自动控制，办公场所的电器控制，广告公司的霓虹灯控制，军事装备的武器控制

等等，有比较高的应用价值。本文利用2051单片机设计的定时开关控制器具有

简单易制、价格低廉、控制点数多、控制时间可精确到秒等特点，供有兴趣的朋

图1、主板电路原理图

友参考。

1、主板电路部分

本电路主要是利用单片机AT89C2051（-24PI）作为主控制元件，通过外围电路

控制用电设备的电源，以达到定时开关机的目的。AT89C2051具有体积小、功能

强大、运行速度快、价格低廉等优点，非常适合制作集成度较高的控制电路。按

2

图1制作的主板（双面）大小只有95＊70mm，器件位置图见图2。主板电路包

括MCUAT89C2051、键盘与显示、输入与输出口、复位和电源滤波等电路组成。

1.1键盘与显示

显示电路由U2、U3、Q1～Q7和L1A、L2A组成。U2为BCD－7段译码器（74LS47），

通过单片机U1的P1.4～P1.7口将要显示字符的BCD码输出到U2的四个输入端，

经U2译码后输出相应的笔段驱动LED数码管（共阳）。LED数码管显示采用动

态扫描方式，即在某一时刻，只有一个数码管被点亮。数码管的位选信号由单片

机U1的P3.3～P3.5输出，经U3（74HC138）译码后通过Q1～Q6放大，驱动相

应的数码管。R17～R24为限流电阻。

图2、主板电路器件位置图

由于U2只能输出7段笔段码，而数码管

除了七段笔段外，还要控制点亮小数点，因

此，小数点必须有另外的驱动电路来完成，

在这里，通过Q7来驱动小数点。当需要点

亮小数点时，在U1的P1.3输出高电平即可。

键盘电路跟显示电路一样，采用扫描方

式，利用动态显示时的数码管驱动位置信号

来判断相应按键的状态。U1的P3.3～P3.5

口输出的BCD码经U3译码后，相应Y口呈低电平，而U1的P3.7口平时为高电

平（由于R8上拉），当某一键按下时，P3.7被下拉为低电平，这时MCU利用

程序查询P3.7是否为低电平，如果P3.7为低电平，就读回U1P3.3～P3.5口的

值（从缓冲区读取），就可判断是那个按键按下，然后调用相应的处理程序进行

处理。

1.2控制输出、复位与电源滤波电路

MCU对控制的输出是通过P3.0～P3.2口完成的。程序开始时这三个口的输

出状态是低电平，MCU通过程序查询三路输出的ON或OFF状态预置时间是否已

到，如果已到时间，则改变相应的输出状态，就完成了对外部电路的控制。复位

电路如图1左上角所示，C3和R25完成上电复位，S6为手动复位，按键输入干

扰和抖动的预防是由软件完成的。＋5V电源由JP2输入，经C4～C9滤波后给U1

和其它器件供电。

2、电源与控制电路

电源电路如图3，市电经总开关K后由B降压、V1整流、C11～C14滤波、

U4、U5稳压后给主板和控制电路板提供稳定的工作电源。控制电路原理如图3,

主板送过来的三路控制信号通过Q12～Q14分别控制继电器J1、J2、J3，对外部

电路实施直接控制。继电器这里没有给出具体型号，您可根据耐压及通流大小选

用相应的继电器，如在大电流和强电磁场干扰的环境里工作，最好利用中间继电

器来间接控制。

3、程序软件工作过程

3.1秒脉冲发生器

图3、电源