51单片机家用智能插座的设计+电路图+源程序(2)
1.1 设计要求
本次设计要求实现一个用按键设置具有定时、定时时间显示等功能的定时开关插座，具体要求及指标：
（1）可以设定二组定时时间值。
（2）设定的定时时间调整范围为：一分钟到24小时。
（3）具有开始/停止操作按键。
（4）具有定时时间显示和时钟显示。
1.2 系统的总体方案
采用一种以STC89C51为核心的单片机控制方案[1]。选用单片机STC89C51作为本设计的核心元件，利用单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口，及其控制的准确性，实现基本的定时控制功能。在单片机的外围电路外接输入键盘及1602液晶用于构造人机交互界面以设置各个参数。其原理如图1所示：
原理图
1.2.1 单片机芯片的选择
本次设计采用的是STC89C51主控芯片[2]。该芯片功能更加强大，速度更快，寿命更长，价格也更低。STC89C51可以完成ISP在线编程功能，利用伟福软件、Keil软件等可直接将编写好的程序下载到STC89C51中，MCU则可执行相应的功能，而且STC89C51芯片还可以反复的进行擦写，断电不丢失。
1.2.2显示模块选择
采用LCD1602液晶显示。LCD1602液晶可以同时显示32个字符，1602液晶显示模块内部字符发生存储器，自身已经存储了多达160个不同的点阵字符图形，这些字符都有：英文字母的大小写、阿拉伯数字、日文假名、和常用的符号等。
1.2.3定时设置的选择
采用DS1302时钟芯片实现计时[3]。DS1302芯片是一种高性能的时钟芯片，可自动对秒、分、时、日、周、月、年以及闰年补偿的年进行计数，而且精度高,用于高速数据暂存的31×8RAM，工作电压在2.5V～5.5V范围内，2.5V时耗电小于300nA，采用这种专用时钟芯片可以精确地实现定时目的，又不占用太多系统资源。
1.2.4控制插座设备选择
采用SONGLE SRD-05VDC-SL-C继电器。该继电器最大可以耐压交流250V，最大可通过10A的交流电流。电路中起着安全保护、自动调节和转换电路等作用，而实现了小电压控制大电压的功能。在本系统中，主要是用于控制插座的开关状态，通过单片机I/O输出信号控制继电器的工作已否从而达到控制插座开关的目的。
1.2.5按键的选择
采用独立式按键，每个按键只需要一个I/O口，工作状态互不影响，通过检测输入线的电平状态可以很容易判断哪个按键被按下了。独立式按键电路配置灵活，软件结构简单[4]。此次定时插座的制作，空留出的I/O口较多，且需要的按键不多，故本设计采用独立式按键。
1.2.6电源选择方案
采用5V稳压电源加在电路板上。因为继电器等器件要求电压电流比较大，所以将12V电源通过78L05稳压芯片输出5V给单片机等外部设备供电。
2.系统硬件介绍
整个定时插座系统由12V电源通过7805稳压模块输出5V电源供电。系统可通过外设四个独立式按键设置两组24小时内的任意开关定时的模式定时。任意时间定时模式可以让定时插座在已设置的开启时间工作，而到达定时设置的关闭时间停止工作；模式定时则让插座在设置的模式定时开始时使定时插座工作，到达模式定时的时间，如十分钟时让定时插座停止工作。当未设置任何定时的时候显示器显示日历，当检测到有外设按键按下时执行相应的定时任务。定时插座的工作状态由红色LED 显示，在切换工作状态的时刻，蜂鸣器也会发出短暂的响声。
系统电路如图18的电路原理图所示，单片机由5V电源输入，开机时各模块分别初始化开始工作，插座的工作与否由继电器控制。单片机从DS1302模块中读取计时参数，显示在LCD1602液晶显示器上，具体显示为年、月、日、周、时、分、秒，开始时继电器电路不工作，红色指示灯不亮，蜂鸣器也不响[5]。