本电源定时插座有三个操作按键S1、S2、S3,并用两位LED数码管显示定时时间。其中S2、S3两个按键分别预置、设定个位和十位数的定时时间值,设定的定时时间调整范围是0~99分钟,用一个S1按键做定时插座的“启动/停止”操作按键。
并且程序中添加了蜂鸣器提示音部分,该部分程序功能是:每按下一次S1、S2或者S3按键,蜂鸣器就会发出“嘀”的一声响,以确定按键按下的有效性。
计时程序采用倒计时递减计数的工作方式工作,程序在运行时,时间每过一分钟数码管的个位显示值减“1”,每过十分钟数码管“十位显示值”减“1”。
预设定时时间一到,插座自动切断AC220V电源输出,同时蜂鸣器报警。直至再次按下“启动/停止”
按键S1才能解除蜂鸣器的报警声,同时二位数码管再次显示上一次预置的定时时间。程序也再次回复到初始状态并可随时预置下一次定时插座输出AC220V电压供给的定时时间。
电路硬件部分如图1所示。
电源部分电路:AC220V交流市电从电路图1中左下端的三孔插头输入到本定时插座中,其中“火线”L分为两路分别加在控制电压输出继电器J1的定触点④端和电源变压器T1的初级绕组的保险丝管上,“零线”N端加在输出插座JP1的N端和电源变压器T1的另一端,“接地线”E端则与输出插座的接地端E相连,输出插座JP1的“火线端”L则受控于继电器J1的动触点①端。由T1电源变压器将AC220V交流市电变换为AC12V电压后加在由D2~D5组成的桥式整流电路的两个桥臂端,再经C1滤波、MC7805稳压、C3、C2高、低频滤波后得到稳定的DC5V直流电压作为整机的工作电源。
本电源定时插座的主控MCU芯片为PIC16F627单片机。PIC16F系列单片机优点之一是:
端口驱动电流大,每个端口的拉电流或者灌电流均大于20mA,这样用它的端口驱动能力就可以直接驱动LED数码管了,无需在加驱动三极管,使得该插座的硬件电路设计变得十分简洁。
PIC16F627单片机端口的设置:
单片机的RA有6个I/O端口,用RA<5:0>
表示。本应用中RA0-RA2设置为输出端口;其中RA0、RA1端口分别用于两个数码管的“个位”和“十位”的“位码”驱动,RA2用于控制三极管Q3的b极工作,连带控制继电器J1触点的闭合与否,进而,控制了定时插座JP1的AC220V输出电压的有无。RA3端口设置为输入/输出分时二重复用工作状态:①作输入端口时:用作定时插座的“个位定时时间预置调整键”;②作输出端口时:用于驱动LED1发光二极管做为本定时插座的工作指示灯。在定时插座没有进入定时输出供电的情况下,RA3作为输入端口,保持了用于设置定时器的个位数码预置数的设置功能;在插座工作输出电压的情况下,RA3转换为输出端口,用于驱动LED1作为插座的工作指示灯。
RA4端口设置为输入端口,用于定时时间的十位数值预置调整键。RA5端口为输入端口,与之相接的按钮开关S1为“启动/报警解除按键”。
RB端口的设置:电路中PIC16F627的RB端口设置为输出端口。其中RB0-RB6端口分别用于LED数码管的“a-g”7个“段码”的驱动,因这里选用的是LG5621BH(红色)共阳极LED数码管,故而,只有当RB0-RB6端口输出“低电平”时,LED数码管所对应的“a-g”码段才能被点亮。RB7端口用于驱动有源蜂鸣器,在RB7端口输出高电平时,该高电平电压通过1k电阻R9加至三极管Q4的b极上,Q4导通,蜂鸣器鸣响报警。
电源定时插座功能:定时插座初始上电时,两位数码管显示值为:“99”,并处于停止走时的待机状态,其输出插孔JP1没有电压输出。要是此时按下个位定时时间数值预置调整键S3,则个位数码管从当前的显示值减小“1”个数,如,第一次按下S3并且释放按键后,个位数码管显示值由“9”变为“8”,再按一次S3,显示值变为“7”,……直至显示值变为“0”,再从“0”回到“9”往复循环显示。
十位定时时间预置调整按键S2功能与S3相同,只不过每按动S2一次,并且释放后,十位数码管显示值减小“1”,同样,显示值也是从9→8→7→…→0→9往复循环显示。S1为启动/报警解除键。
当第一次按动S1按钮时,定时插座进入工作状态:
RA2端口输出高电平,此高电平经过1K限流电阻R8加在三极管Q3基极b上,Q3导通,继电器J1吸合,J1的①、④触点闭合,AC220V交流市电的“火线”L经继电器的定、动触点④、①加至本插座的输出JP1的L端口,从而JP1插孔输出AC220V交流电压,同时交流电压输出指示灯LED2被点亮,表示插座有AC220V电压输出。
同时,定时时间以倒计时的方式开始计时、递减,定时时间为分钟,定时时长从数码管当前的显示值开始到显示00结束。在倒计时的时间范围内,LED1工作指示灯开始以2S的频率闪烁点亮、熄灭一次,并且每过一分钟,数码管的个位显示值递减“1”个数;每过10分钟,数码管的十位显示值减“1”,当数码管显示值为“00”时,再过60秒钟,输出插孔JP1断电,AC220V输出电压指示灯LED2同时熄灭;蜂鸣器开始报警鸣响。
在蜂鸣器报警其间内,数码管始终显示“00”值不变、LED1工作指示灯停止闪烁,并且处于常亮状态。直至再次按下S1按键时蜂鸣器才能停止报警;数码管显示值跳回到上一次预置的定时时间的数值上,LED1熄灭。