单片机可编程控制延时开关设计

邓耀华

摘 要：在现代工程设计中，传统使用的PLC控制已经不适合基础系统。介绍了一种基于单片机的可编程控制延时开关和其可控制的负载，该开关可以在电路中使用光耦隔离，以避免外部的干扰。同时，开关还具有成本低、性能稳定等优点，被广泛应用。

关键词：单片机；可编程控制；延时开关；PLC

中图分类号：TP368.1 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）05-0135-02

PLC可编程控制器在现代系统中较为常见，是工业用的控制单片机系统，随着单片机技术的发展，PLC控制器也有了一定的发展。但是由于PLC价格较高，对中小型设备系统的电器控制系统来说，高昂的价格制约了其应用范围。所以，考虑到成本和实用等问题，机械设备的控制系统应采用设计合理、价格较低的单片机小型控制系统来实现智能可编程控制功能，加强企业的竞争力。

1 系统总体设计方案

整体系统设计方案如图1所示，由单片机组成的硬件电路系统是整个系统设计的核心，主要完成延时时间和开关方式的控制。它采用EL817高速光耦，实现控制器与驱动电路信号的隔离，防止回路干扰。在驱动电路中，I/O口输出的信号经过一个3极管电路，驱动小型继电器线圈开关动作。在具体应用中，通过使用PL-2303设计的USB接口下载器，随时下载编写好的程序，具有使用灵活、性价比高和抗干扰能力强等优点，十分适合小型开关驱动电路的控制。

图1 整体系统方案设计

2 可编程控制电路设计

采用的增强型STC8051单片机和周围电路组成最小单片机系统，使用的STC8051芯片内部具有的硬件资源有中央处理器（CPU）、4 k字节程序存储器（Flash）、128字节数据存储器（SRAM）、2个16位可重装载定时器、1 k字节电可擦写EEPROM、6个通用I/O口、硬件看门狗（WDT）、片内高精度R/C震荡1 T时钟、内部时钟5～35 MHz可选、速度比普通8051快6～12倍和8级高可靠复位等模块。

通过定义单片机P3口的第三位为输出，串口功能由P3.0和P3.1口分别接收和发送数据，调用内部时钟，结合定时器，实现延时时间和输出控制。

2.1 供电设计

电源供电模块采用PI公司的降压芯片LNK623PG，支持宽幅电源85～265 VAC输入，转换为系统所需要的两路输出DC5 V电源和12 V电源，如图2所示。

在电路中，通过整流、滤波、稳压输出DC12 V、0.25 A和5 V、0.15 A电源，输出端分别接一个220 μF和330 μF的电解电容进行滤波，完全满足最小系统的供电设计。

由于本电源模块内部本身有集成的电隔离电路，因此电源输出的供电质量较高，电压纹波为±25 mV，保证了系统供电的稳定性。

图2 供电系统图

2.2 驱动电路设计

每个I/O口驱动能力均可达20 mA，经过光耦隔离输出，再通过R4上拉电阻和Q8三极管组成的放大电路，驱动线圈功率140 MW继电器TEV23079，控制继电器的开关工作，如图3所示，并在驱动电路中增加LED3贴片指示灯，来显示继电器的工作状态。

2.3 通信接口电路设计

由于C51单片机都是TTL电平，电平电压只有0 V和5 V两种，采用PL-2303芯片输出的是单片机上用的TTL电平，所以不用再接MAX232芯片，直接通过电脑USB接口实现RS-232串口的通信，如图4所示。CPU串口功能可由STC8051芯片的P3.0、P3.1口结合定时器实现。

图4 USB转串口通信设计

3 系统软件编制和程序下载

3.1 控制器程序编制

控制器程序编制主要是针对增强型STC8051控制器的C语言程序设计。它由主程序、中断服务程序和子程序组成，主要

具备以下功能：①系统初始化。包括C51库文件的引用、无符号字符型和无符号整型的定义。②I/O口的定义。定义单片机P3口的第三位为输出。③延时函数编写。通过时钟计数循环函数，实现延时时间定义。④主函数编写。主要通过定义I/O口输出高低电平，调用延时函数，循环函数实现控制继电器的断开和吸合动作。

3.2 程序下载

用C语言编写完控制程序后，生成HEX文件。通过STC公司自带的STC-ISP程序下载软件，选择对应的单片机型号，经过电脑的USB接口与单片机P3.0、P3.1口连接，方便快速地实现了程序的反复编写。

4 结束语

上文提到的可编程控制延时开关系统，能满足使用者对小型设备系统控制的要求。该可编程控制延时开关通过电脑USB接口来实现自定义延时时间、延时开和关、循环延时开关等功能，且具有体积小巧、稳定性高和操作方便等优点，使其在小型智能化控制电路方面得到普及。

参考文献

[1]华建君.基于AT89C2051单片机的延时控制电路设计[J].信息通信，2012（06）.

〔编辑：李珏〕

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：在现代工程设计中，传统使用的PLC控制已经不适合基础系统。介绍了一种基于单片机的可编程控制延时开关和其可控制的负载，该开关可以在电路中使用光耦隔离，以避免外部的干扰。同时，开关还具有成本低、性能稳定等优点，被广泛应用。

关键词：单片机；可编程控制；延时开关；PLC

中图分类号：TP368.1 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）05-0135-02

PLC可编程控制器在现代系统中较为常见，是工业用的控制单片机系统，随着单片机技术的发展，PLC控制器也有了一定的发展。但是由于PLC价格较高，对中小型设备系统的电器控制系统来说，高昂的价格制约了其应用范围。所以，考虑到成本和实用等问题，机械设备的控制系统应采用设计合理、价格较低的单片机小型控制系统来实现智能可编程控制功能，加强企业的竞争力。

1 系统总体设计方案

整体系统设计方案如图1所示，由单片机组成的硬件电路系统是整个系统设计的核心，主要完成延时时间和开关方式的控制。它采用EL817高速光耦，实现控制器与驱动电路信号的隔离，防止回路干扰。在驱动电路中，I/O口输出的信号经过一个3极管电路，驱动小型继电器线圈开关动作。在具体应用中，通过使用PL-2303设计的USB接口下载器，随时下载编写好的程序，具有使用灵活、性价比高和抗干扰能力强等优点，十分适合小型开关驱动电路的控制。

图1 整体系统方案设计

2 可编程控制电路设计

采用的增强型STC8051单片机和周围电路组成最小单片机系统，使用的STC8051芯片内部具有的硬件资源有中央处理器（CPU）、4 k字节程序存储器（Flash）、128字节数据存储器（SRAM）、2个16位可重装载定时器、1 k字节电可擦写EEPROM、6个通用I/O口、硬件看门狗（WDT）、片内高精度R/C震荡1 T时钟、内部时钟5～35 MHz可选、速度比普通8051快6～12倍和8级高可靠复位等模块。

通过定义单片机P3口的第三位为输出，串口功能由P3.0和P3.1口分别接收和发送数据，调用内部时钟，结合定时器，实现延时时间和输出控制。

2.1 供电设计

电源供电模块采用PI公司的降压芯片LNK623PG，支持宽幅电源85～265 VAC输入，转换为系统所需要的两路输出DC5 V电源和12 V电源，如图2所示。

在电路中，通过整流、滤波、稳压输出DC12 V、0.25 A和5 V、0.15 A电源，输出端分别接一个220 μF和330 μF的电解电容进行滤波，完全满足最小系统的供电设计。

由于本电源模块内部本身有集成的电隔离电路，因此电源输出的供电质量较高，电压纹波为±25 mV，保证了系统供电的稳定性。

图2 供电系统图

2.2 驱动电路设计

每个I/O口驱动能力均可达20 mA，经过光耦隔离输出，再通过R4上拉电阻和Q8三极管组成的放大电路，驱动线圈功率140 MW继电器TEV23079，控制继电器的开关工作，如图3所示，并在驱动电路中增加LED3贴片指示灯，来显示继电器的工作状态。

2.3 通信接口电路设计

由于C51单片机都是TTL电平，电平电压只有0 V和5 V两种，采用PL-2303芯片输出的是单片机上用的TTL电平，所以不用再接MAX232芯片，直接通过电脑USB接口实现RS-232串口的通信，如图4所示。CPU串口功能可由STC8051芯片的P3.0、P3.1口结合定时器实现。

图4 USB转串口通信设计

3 系统软件编制和程序下载

3.1 控制器程序编制

控制器程序编制主要是针对增强型STC8051控制器的C语言程序设计。它由主程序、中断服务程序和子程序组成，主要

具备以下功能：①系统初始化。包括C51库文件的引用、无符号字符型和无符号整型的定义。②I/O口的定义。定义单片机P3口的第三位为输出。③延时函数编写。通过时钟计数循环函数，实现延时时间定义。④主函数编写。主要通过定义I/O口输出高低电平，调用延时函数，循环函数实现控制继电器的断开和吸合动作。

3.2 程序下载

用C语言编写完控制程序后，生成HEX文件。通过STC公司自带的STC-ISP程序下载软件，选择对应的单片机型号，经过电脑的USB接口与单片机P3.0、P3.1口连接，方便快速地实现了程序的反复编写。

4 结束语

上文提到的可编程控制延时开关系统，能满足使用者对小型设备系统控制的要求。该可编程控制延时开关通过电脑USB接口来实现自定义延时时间、延时开和关、循环延时开关等功能，且具有体积小巧、稳定性高和操作方便等优点，使其在小型智能化控制电路方面得到普及。

参考文献

[1]华建君.基于AT89C2051单片机的延时控制电路设计[J].信息通信，2012（06）.

〔编辑：李珏〕

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：在现代工程设计中，传统使用的PLC控制已经不适合基础系统。介绍了一种基于单片机的可编程控制延时开关和其可控制的负载，该开关可以在电路中使用光耦隔离，以避免外部的干扰。同时，开关还具有成本低、性能稳定等优点，被广泛应用。

关键词：单片机；可编程控制；延时开关；PLC

中图分类号：TP368.1 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）05-0135-02

PLC可编程控制器在现代系统中较为常见，是工业用的控制单片机系统，随着单片机技术的发展，PLC控制器也有了一定的发展。但是由于PLC价格较高，对中小型设备系统的电器控制系统来说，高昂的价格制约了其应用范围。所以，考虑到成本和实用等问题，机械设备的控制系统应采用设计合理、价格较低的单片机小型控制系统来实现智能可编程控制功能，加强企业的竞争力。

1 系统总体设计方案

整体系统设计方案如图1所示，由单片机组成的硬件电路系统是整个系统设计的核心，主要完成延时时间和开关方式的控制。它采用EL817高速光耦，实现控制器与驱动电路信号的隔离，防止回路干扰。在驱动电路中，I/O口输出的信号经过一个3极管电路，驱动小型继电器线圈开关动作。在具体应用中，通过使用PL-2303设计的USB接口下载器，随时下载编写好的程序，具有使用灵活、性价比高和抗干扰能力强等优点，十分适合小型开关驱动电路的控制。

图1 整体系统方案设计

2 可编程控制电路设计

采用的增强型STC8051单片机和周围电路组成最小单片机系统，使用的STC8051芯片内部具有的硬件资源有中央处理器（CPU）、4 k字节程序存储器（Flash）、128字节数据存储器（SRAM）、2个16位可重装载定时器、1 k字节电可擦写EEPROM、6个通用I/O口、硬件看门狗（WDT）、片内高精度R/C震荡1 T时钟、内部时钟5～35 MHz可选、速度比普通8051快6～12倍和8级高可靠复位等模块。

通过定义单片机P3口的第三位为输出，串口功能由P3.0和P3.1口分别接收和发送数据，调用内部时钟，结合定时器，实现延时时间和输出控制。

2.1 供电设计

电源供电模块采用PI公司的降压芯片LNK623PG，支持宽幅电源85～265 VAC输入，转换为系统所需要的两路输出DC5 V电源和12 V电源，如图2所示。

在电路中，通过整流、滤波、稳压输出DC12 V、0.25 A和5 V、0.15 A电源，输出端分别接一个220 μF和330 μF的电解电容进行滤波，完全满足最小系统的供电设计。

由于本电源模块内部本身有集成的电隔离电路，因此电源输出的供电质量较高，电压纹波为±25 mV，保证了系统供电的稳定性。

图2 供电系统图

2.2 驱动电路设计

每个I/O口驱动能力均可达20 mA，经过光耦隔离输出，再通过R4上拉电阻和Q8三极管组成的放大电路，驱动线圈功率140 MW继电器TEV23079，控制继电器的开关工作，如图3所示，并在驱动电路中增加LED3贴片指示灯，来显示继电器的工作状态。

2.3 通信接口电路设计

由于C51单片机都是TTL电平，电平电压只有0 V和5 V两种，采用PL-2303芯片输出的是单片机上用的TTL电平，所以不用再接MAX232芯片，直接通过电脑USB接口实现RS-232串口的通信，如图4所示。CPU串口功能可由STC8051芯片的P3.0、P3.1口结合定时器实现。

图4 USB转串口通信设计

3 系统软件编制和程序下载

3.1 控制器程序编制

控制器程序编制主要是针对增强型STC8051控制器的C语言程序设计。它由主程序、中断服务程序和子程序组成，主要

具备以下功能：①系统初始化。包括C51库文件的引用、无符号字符型和无符号整型的定义。②I/O口的定义。定义单片机P3口的第三位为输出。③延时函数编写。通过时钟计数循环函数，实现延时时间定义。④主函数编写。主要通过定义I/O口输出高低电平，调用延时函数，循环函数实现控制继电器的断开和吸合动作。

3.2 程序下载

用C语言编写完控制程序后，生成HEX文件。通过STC公司自带的STC-ISP程序下载软件，选择对应的单片机型号，经过电脑的USB接口与单片机P3.0、P3.1口连接，方便快速地实现了程序的反复编写。

4 结束语

上文提到的可编程控制延时开关系统，能满足使用者对小型设备系统控制的要求。该可编程控制延时开关通过电脑USB接口来实现自定义延时时间、延时开和关、循环延时开关等功能，且具有体积小巧、稳定性高和操作方便等优点，使其在小型智能化控制电路方面得到普及。

参考文献

[1]华建君.基于AT89C2051单片机的延时控制电路设计[J].信息通信，2012（06）.

〔编辑：李珏〕

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