1.系統(tǒng)簡(jiǎn)介

該時(shí)間控制器是以P87LPC761單片機(jī)為核心，擴(kuò)展一片74HCl64組成的小系統(tǒng)，控制一路繼電器，可以設(shè)定一天中的時(shí)間，設(shè)定繼電器的開(kāi)啟時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間，一共可以設(shè)定6組定時(shí)，可以消除不需要的定時(shí)，能夠緊急啟動(dòng)；所有的設(shè)定均通過(guò)鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)，按鍵具有連擊功能，每個(gè)狀態(tài)都有指示燈。該時(shí)間控制器采用外部100kHz晶振，同時(shí)采用交流電供電，配以充電電池，在交流電去掉以后，進(jìn)入休閑模式，時(shí)鐘繼續(xù)運(yùn)行。

2 硬件電路設(shè)計(jì)與分析

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)不在硬而在低頻晶振下的軟件設(shè)計(jì)。

整個(gè)硬件電路可分為3部分：電源、鍵盤(pán)顯示和CPU部分，分別分析如下。

2．1 電源部分

把交流電轉(zhuǎn)換成單片機(jī)所需的直流電。這是一個(gè)很常見(jiàn)的電源電路。為了確保去掉交流電之后,時(shí)鐘能繼續(xù)運(yùn)行，配以充電電池，在電源部分加上了充電電路。在有交流電的時(shí)候，直接利用外部電源，同時(shí)給充電電池充電，去掉交流電以后，利用充電電池做電源，進(jìn)入休閑模式。

2．2 鍵盤(pán)和顯示電路

為了節(jié)省元件，采用動(dòng)態(tài)掃描的方式來(lái)顯示時(shí)鐘，在這部分?jǐn)U展了一片74HCl64。單片機(jī)通過(guò)串行口向74HCl64發(fā)送數(shù)據(jù)，在七段數(shù)碼管上顯示，每個(gè)數(shù)碼管公共端都加上了三極管，是作掃描信號(hào)的電流放大以驅(qū)動(dòng)各數(shù)碼管。

2．3 CPU部分

CPU部分是時(shí)間繼電器的核心。這主要由P87LPC761來(lái)控制。作為Philips小型封裝系列中的一員，P87LPC761是20腳封裝的單片機(jī)，適合于許多要求高集成度、低成本的場(chǎng)合，可以滿足許多方面的性能要求。P87LPC761提供高速和低速的晶振以及RC振蕩方式，可編程選擇，具有較寬的操作電壓范圍，可編程I／O口線輸出模式選擇，可選擇施密特觸發(fā)輸入，LED驅(qū)動(dòng)輸出，有內(nèi)部看門(mén)狗定時(shí)器。P87LPC761采用80C51加速處理器，結(jié)構(gòu)指令執(zhí)行速度是標(biāo)隘80C51 MCU的2倍。

3 軟件設(shè)計(jì)

P87LPC761單片機(jī)每個(gè)機(jī)器周期為6個(gè)時(shí)鐘周期，采用100kHz晶振，每個(gè)機(jī)器周期為60／Is。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，為了保證LED看起來(lái)不閃爍，點(diǎn)亮數(shù)碼管的時(shí)間間隔不能大于24ms，一共有4個(gè)數(shù)碼管，則每?jī)蓚€(gè)數(shù)碼管點(diǎn)亮的時(shí)間間隔不能大于6ms。程序設(shè)計(jì)應(yīng)注意這一點(diǎn)，在每?jī)纱沃袛嘀g一共有100個(gè)機(jī)器周期，很有限，據(jù)此在編程時(shí)應(yīng)遵循以下原則：

(1)程序盡量簡(jiǎn)潔主程序盡量短。
(2)中斷程序盡量短，把盡可能多的時(shí)間給其他程序。
(3)分支程序盡量多盡量短不做無(wú)用功。

4．1 計(jì)時(shí)補(bǔ)償

定時(shí)器。工作在方式1，而方式1的計(jì)數(shù)受到軟件的影響。為了減少計(jì)時(shí)誤差，在給定時(shí)器1恢復(fù)初值(3CBOH)的時(shí)候，要把軟件所占用的時(shí)間補(bǔ)回來(lái)。在中斷中重新賦初值采取如下方式：


通過(guò)軟件補(bǔ)償后，在晶振準(zhǔn)確的情況下，能夠給計(jì)時(shí)帶來(lái)誤差的就僅僅只有中斷的響應(yīng)時(shí)間了。

4．2 低功耗處理

低功耗是這個(gè)設(shè)計(jì)所必須處理好的問(wèn)題。通過(guò)交流電檢測(cè)電路檢測(cè)交流電的存在與否。在程序中是這樣處理的：查詢P1．3口的電平，當(dāng)P1．3口是高電平時(shí)，就進(jìn)入正常狀態(tài)即顯示、鍵盤(pán)、所有中斷、串行口都正常工作，一旦P1．3口為低電平，則關(guān)掉顯示、鍵盤(pán)、串行口以及T1中斷，即只開(kāi)放刷新時(shí)鐘的TO中斷(這是為了保證在休閑模式下，時(shí)鐘仍能運(yùn)行，數(shù)據(jù)不丟失)進(jìn)人體閑模式。為了降低系統(tǒng)功耗，還需要關(guān)閉掉電檢測(cè)、比較器等，這部分工作在初始化部分完成。

4．3 狀態(tài)指示燈

為了充分利用系統(tǒng)硬件資源．利用七段數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)來(lái)做狀態(tài)指示燈。因?yàn)樵跁r(shí)鐘顯示里面沒(méi)有小數(shù)。我們?cè)诔绦蛑惺沁@樣控制小數(shù)點(diǎn)的，在七段代碼表里面把有小數(shù)點(diǎn)的代碼放在無(wú)小數(shù)點(diǎn)代碼的后面，相同的數(shù)字有無(wú)小數(shù)點(diǎn)的代碼位置相距10，在需要小數(shù)點(diǎn)的時(shí)候，把取代碼的指針加上10就可以了。安排了2個(gè)指示燈，D10(綠)是開(kāi)啟時(shí)間指示燈，D11(黃)是關(guān)閉時(shí)間指示燈。若綠黃兩燈都亮，則表示當(dāng)前這組定時(shí)已經(jīng)被禁止了。

參考文獻(xiàn):

[1].P87LPC761datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/P87LPC761.html.
[2].80C51datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/80C51_103447.html.