專利名稱：一種家用電器用電限時(shí)、定時(shí)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種家用電器用電限時(shí)裝置，特別是涉及一種基于單片機(jī)作為用電限時(shí)、定時(shí)控制核心器件的家用電器用電限時(shí)、定時(shí)控制裝置，屬于家用電器用電限時(shí)、 定時(shí)控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我們在日常生活中，經(jīng)常碰到一些需要限時(shí)、定時(shí)的事情，例如空調(diào)可以設(shè)定在任何時(shí)間定時(shí)開啟與關(guān)閉；洗衣機(jī)洗滌衣物時(shí)，可以根據(jù)使用者的需要，設(shè)定在幾分鐘到幾十分鐘的時(shí)間之后，停止給洗衣機(jī)供電；電風(fēng)扇也可以根據(jù)使用者的需要，設(shè)定在數(shù)十分鐘的時(shí)間，然后停止運(yùn)轉(zhuǎn)。完成這種限時(shí)、定時(shí)的定時(shí)器有多種多樣，在家用電器中大多采用機(jī)械定時(shí)器，其工作原理就是根據(jù)一般鐘表上發(fā)條的原理設(shè)計(jì)的，通過發(fā)條帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)， 進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)帶凹槽的圓形動(dòng)觸點(diǎn)控制盤的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而控制電源觸點(diǎn)的通斷。這種定時(shí)器，雖然結(jié)簡單，成本低廉，維修方便，但是它開關(guān)的觸點(diǎn)頻繁的閉合與斷開，會(huì)大大地縮短了它的使用壽命。現(xiàn)在市場上出現(xiàn)的定時(shí)器的種類很多，其中包括像555這樣的集成芯片定時(shí)器； 近年來隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，尤其以單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，帶動(dòng)計(jì)時(shí)器、定時(shí)器領(lǐng)域控制技術(shù)的日新月異。隨著單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用也變得越來越廣泛，使電子——這個(gè)原本沒有生命的東西，越來越具有“智能”的特點(diǎn)了。而單片機(jī)在控制系統(tǒng)中充當(dāng)著“大腦”的作用，指揮著控制系統(tǒng)進(jìn)行需要完成的工作。在我們生產(chǎn)和生活的各領(lǐng)域中，凡是有自動(dòng)控制需求的地方都會(huì)有單片機(jī)的控制技術(shù)出現(xiàn)，從簡單到復(fù)雜，從空中、地面到地下，凡是能想象到的地方幾乎都有使用、應(yīng)用單片機(jī)的需求；現(xiàn)在，盡管單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)普遍了，但仍然有許多可以使用單片機(jī)控制而尚未實(shí)現(xiàn)的項(xiàng)目可以開發(fā)，并有著廣闊的市場前景。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種基于單片機(jī)控制的家用電器用電限時(shí)、定時(shí)控制裝置。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是家用電器用電限時(shí)、定時(shí)控制裝置，包括，時(shí)間設(shè)定單元、CPU單元、譯碼驅(qū)動(dòng)器單元、時(shí)間顯示驅(qū)動(dòng)單元、時(shí)間顯示單元和用電器限電單元，所述時(shí)間設(shè)定單元與所述CPU單元電連接，所述CPU單元通過譯碼驅(qū)動(dòng)器單元和時(shí)間顯示驅(qū)動(dòng)單元與時(shí)間顯示單元電連接，所述CPU單元與所述用電器限電單元電連接。CPU單元還包括，復(fù)位電路、報(bào)警電路和CPU，復(fù)位電路與CPU電連接，CPU輸出給報(bào)警電路實(shí)現(xiàn)限時(shí)報(bào)警。用電器限電單元所使用的限電器件是繼電器或固態(tài)繼電器或可控硅，家用電器可以直接插在受用電器限電單元所控制的三相電源插座上。CPU單元中的CPU所使用集成電路的型號是AT8902051，譯碼驅(qū)動(dòng)器單元所使用集成電路的型號是CD4511，時(shí)間顯示驅(qū)動(dòng)單元所使用集成電路的型號是ULN2003，時(shí)間顯示單元所使用的顯示器件是共陰極LED數(shù)碼CN 202033630 U
說明書
2/4頁本實(shí)用新型的有益效果是，采用單片機(jī)為核心控制器件，有利于產(chǎn)品的小型化、多功能化和智能化；減少家用電器不必要的用電時(shí)間，自動(dòng)控制，省心省力，避免使用者忘記關(guān)斷家用電器的電源，杜絕安全險(xiǎn)患，對家用電器的通電時(shí)間進(jìn)行科學(xué)管理，大幅提高各種電器的使用壽命；一個(gè)定時(shí)器可以在充電、做飯、定時(shí)和限時(shí)等不同場合使用；操作簡便， 一機(jī)多用，減少能源和材科消耗，節(jié)能環(huán)保，并保證用電設(shè)備的安全。

圖1是本實(shí)用新型電路組成方框圖；圖2是本實(shí)用新型CPU單元的復(fù)位電路電原理圖圖3是本實(shí)用新型CPU單元輸出的報(bào)警電路電原理圖；圖4是本實(shí)用新型用電器限電單元的電原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明圖1是本實(shí)用新型電路組成方框圖；如圖1所示，本實(shí)用新型家用電器用電限時(shí)、 定時(shí)控制裝置，包括，時(shí)間設(shè)定單元、CPU單元、譯碼驅(qū)動(dòng)器單元、時(shí)間顯示驅(qū)動(dòng)單元、時(shí)間顯示單元和用電器限電單元，所述時(shí)間設(shè)定單元與所述CPU單元電連接，所述CPU單元通過譯碼驅(qū)動(dòng)器單元和時(shí)間顯示驅(qū)動(dòng)單元與時(shí)間顯示單元電連接，所述CPU單元與所述用電器限電單元電連接。CPU單元還包括，復(fù)位電路、報(bào)警電路和CPU，復(fù)位電路與CPU電連接，CPU 輸出給報(bào)警電路實(shí)現(xiàn)限時(shí)報(bào)警。用電器限電單元所使用的限電器件是繼電器或固態(tài)繼電器或可控硅，家用電器可以直接插在受電器限電單元所控制的三相電源插座上(未圖示)。 CPU單元中的CPU所使用集成電路的型號是AT8902051，譯碼驅(qū)動(dòng)器單元所使用集成電路的型號是⑶4511，時(shí)間顯示驅(qū)動(dòng)單元所使用集成電路的型號是ULN2003，時(shí)間顯示單元所使用的顯示器件是共陰極LED數(shù)碼管。CPU單元中的CPU的型號是AT8902051，該51系列單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)8位的CPU， 同時(shí)CPU內(nèi)部包含了運(yùn)算器，控制器及若干寄存器。CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由8位的MCS-51單片機(jī)的CPU內(nèi)部有算術(shù)邏輯單元ALU(ArithmetiCL0giC Unit)、累加器A (8位)、寄存器B (8 位)、程序狀態(tài)字PSW(8位)、程序計(jì)數(shù)器PC (有時(shí)也稱為指令指針，即IP，16位)、地址寄存器AR(16位)、數(shù)據(jù)寄存器DR(8位)、指令寄存器頂(8位)、指令譯碼器ID和控制器等部件組成。本實(shí)用新型限時(shí)、定時(shí)計(jì)數(shù)器的工作原理是16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)加1計(jì)數(shù)器，其控制電路受軟件控制與切換。當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器為定時(shí)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)器的加1信號由振蕩器的12分頻信號產(chǎn)生，即，每過一個(gè)機(jī)器周期，計(jì)數(shù)器加1，直至計(jì)滿溢出為止。顯然，定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間與系統(tǒng)的振蕩頻率有關(guān)。因?yàn)橐粋€(gè)機(jī)器周期等于12個(gè)振蕩周期，所以計(jì)數(shù)頻率fcoimt = l/12osca如果晶振為12MHz，則計(jì)數(shù)周期為T = l/(12X106)HzXl/12 = Ius這是最短的定時(shí)周期。若要延長定時(shí)時(shí)間，則需要改變定時(shí)器的初值，并要適當(dāng)選擇定時(shí)器的長度(如8位、13位、16位等)。[0018]控制寄存器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器TO和Tl有2個(gè)控制寄存器一 TMOD和WON，它們分別用來設(shè)置各個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式，選擇定時(shí)或計(jì)數(shù)功能，控制啟動(dòng)運(yùn)行，以及作為運(yùn)行狀態(tài)的標(biāo)志等。其中，TCON寄存器中另有4位用于中斷系統(tǒng)。為了使硬件電路簡單， 也可以采用單片機(jī)直接驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管(AT89C2051輸出口能吸收20mA電流)用動(dòng)態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn)LED的顯示，由⑶4511和ULN2003組成了顯示電路中的外顯與內(nèi)顯。此部分電路是定時(shí)、限時(shí)器運(yùn)行控制的核心部件，起著控制定時(shí)、限時(shí)所有運(yùn)行狀態(tài)的作用。硬件調(diào)試時(shí)， MCS-51的振蕩器輸入分別由引腳19(XTAL1)和引腳18(XTAL2)來完成。只要將這兩個(gè)引腳外接石英晶體和陶瓷電容，就可與CPU內(nèi)部組成完整的振蕩電路。MCS-51的一個(gè)機(jī)器周期含有6個(gè)狀態(tài)周期，而每個(gè)狀態(tài)周期為2個(gè)振蕩器周期，因此一個(gè)機(jī)器周期共有12個(gè)振蕩周期，如振蕩器的頻率為12MHz，一個(gè)振蕩器周期為1/12微秒，而一個(gè)機(jī)器周期為微秒。圖3是本實(shí)用新型CPU單元的復(fù)位電路電原理圖；如圖3所示，復(fù)位電路電阻R9 給電容C2充電，電容的電壓緩慢上升，直至到達(dá)電源電壓Vcc，當(dāng)電容的電壓未達(dá)到電源電壓Vcc時(shí)，CPU單元的輸出，通過電阻R9給電容C2充電，電容的電壓緩慢上升直到Vcc，當(dāng)電容的電壓未達(dá)到電源電壓Vcc時(shí)，CPU復(fù)位腳近似低電平，于是CPU復(fù)位，當(dāng)電容的電壓達(dá)到電源電壓或接近電源電壓Vcc時(shí)，CPU芯片復(fù)位腳近高電平，于是CPU芯片停止復(fù)位， 復(fù)位完成。每次的單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)都需要復(fù)位，以使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。89系列單片機(jī)的復(fù)位信號是從RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)，且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳上有一個(gè)高電平并維持2個(gè)機(jī)器周期(M個(gè)振蕩周期)以上，則CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。圖4是本實(shí)用新型CPU單元輸出的報(bào)警電路電原理圖；如圖4所示，報(bào)警電路采用普通的5V成品蜂鳴器。蜂鳴器的特點(diǎn)是損耗電流低、音量輸出高；音質(zhì)清浙透徹；體積小、 重量輕；無電磁及射頻的干擾。可以用在各式報(bào)警器蜂鳴；手機(jī)蜂鳴器；玩具蜂鳴器；各式家用電器蜂鳴器。9014是NPN型三極管，發(fā)射極接地，繼電器線圈一端接正電源一端接集電極，基極串接10歐姆左右的電阻后，再與CPU的9腳用繼電器的觸頭接點(diǎn)去控制發(fā)光管，繼電器是電路中的控制器件，當(dāng)CPU判定達(dá)到規(guī)定的時(shí)間時(shí)，CPU控制繼電器動(dòng)作，從而使被控制的輸出電路導(dǎo)通或斷開。家用電器可以直接插在受用電器限電單元所控制的三相電源插座上 (未圖示)。繼電器的特點(diǎn)是工作穩(wěn)定、使用壽命長和體積小等。廣泛應(yīng)用于電力保護(hù)、自動(dòng)化、運(yùn)動(dòng)、遙控測量和通信領(lǐng)域。本實(shí)用新型采用AT8902051單片機(jī)為核心控制器件，該電子定時(shí)、限時(shí)器可以滿足對家用電器的電源進(jìn)行通、斷控制，同時(shí)，方便用戶對電子定時(shí)群的操作，最大時(shí)間能達(dá)到Mn.最大精度可以到分鐘。電子限時(shí)、定時(shí)器在家用電器中經(jīng)常用于延時(shí)自動(dòng)關(guān)機(jī)、定時(shí)和限時(shí)等。由于采用單片機(jī)為核心控制器件，有利于產(chǎn)品的小型化、多功能化和智能化；減少不必要的用電時(shí)間，自動(dòng)控制，省心省力，避免使用者忘記關(guān)斷家用電器的電源，杜絕安全險(xiǎn)患，對家用電器的通電時(shí)間進(jìn)行科學(xué)管理，大幅提高各種電器的使用壽命；一個(gè)定時(shí)器可以在充電、做飯、 定時(shí)和限時(shí)等不同場合使用；操作簡便，一機(jī)多用，減少能源和材科消耗，節(jié)能環(huán)保，并保證用電設(shè)備的安全。例如，延時(shí)自動(dòng)關(guān)機(jī)可用于收音機(jī)、電視機(jī)、錄音機(jī)、催眠器、門燈、路燈、 汽車頭燈、轉(zhuǎn)向燈以及其他用電器的延時(shí)斷電和延時(shí)自斷電源等。定時(shí)可用于照像機(jī)的定時(shí)曝光和定時(shí)閃光，電風(fēng)扇的定時(shí)調(diào)速，烘箱的定時(shí)關(guān)機(jī)、冰箱門打開的定時(shí)報(bào)警、延時(shí)催眠器、延時(shí)電鈴、延時(shí)電子鎖、觸摸定時(shí)開關(guān)等。例如空調(diào)器中的定時(shí)器，在工作一段時(shí)間之后，能自動(dòng)切斷空調(diào)器電源停止工作，當(dāng)在夏季夜間使用時(shí)，入睡前先設(shè)定工作時(shí)間，等熟睡后到了預(yù)定的時(shí)間，空調(diào)器便自動(dòng)關(guān)機(jī)，方便節(jié)能。 值得指出的是，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于上述具體實(shí)例方式，根據(jù)本實(shí)用新型的基本技術(shù)構(gòu)思，也可用基本相同的結(jié)構(gòu)對用電器限電單元進(jìn)行改造，依然可以實(shí)現(xiàn)本新型限電、定時(shí)的目的，只要本領(lǐng)域普通技術(shù)人員無需經(jīng)過創(chuàng)造性勞動(dòng)，即可聯(lián)想到的實(shí)施方式，均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種家用電器用電限時(shí)、定時(shí)控制裝置，其特征在于，包括，時(shí)間設(shè)定單元、CPU單元、譯碼驅(qū)動(dòng)器單元、時(shí)間顯示驅(qū)動(dòng)單元、時(shí)間顯示單元和用電器限電單元，所述時(shí)間設(shè)定單元與所述CPU單元電連接，所述CPU單元通過譯碼驅(qū)動(dòng)器單元和時(shí)間顯示驅(qū)動(dòng)單元與時(shí)間顯示單元電連接，所述CPU單元與所述用電器限電單元電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種家用電器用電限時(shí)、定時(shí)控制裝置，其特征在于，所述 CPU單元還包括，復(fù)位電路、報(bào)警電路和CPU，所述復(fù)位電路與所述CPU電連接，所述CPU輸出給所述報(bào)警電路實(shí)現(xiàn)限時(shí)報(bào)警。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種家用電器用電限時(shí)、定時(shí)控制裝置，其特征在于，所述用電器限電單元所使用的限電器件是繼電器或固態(tài)繼電器或可控硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種家用電器用電限時(shí)、定時(shí)控制裝置，其特征在于，所述 CPU單元中的CPU所使用集成電路的型號是AT8902051，所述譯碼驅(qū)動(dòng)器單元所使用集成電路的型號是CD4511，所述時(shí)間顯示驅(qū)動(dòng)單元所使用集成電路的型號是ULN2003，所述時(shí)間顯示單元所使用的顯示器件是共陰極LED數(shù)碼管。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種家用電器用限時(shí)、定時(shí)控制裝置，包括，時(shí)間設(shè)定單元、CPU單元、時(shí)間顯示單元和用電器限電單元，家用電器可以直接插在受用電器限電單元所控制的三相電源插座上；有益效果是，采用單片機(jī)為核心控制器件，有利于產(chǎn)品的小型化、多功能化和智能化；減少家用電器不必要的用電時(shí)間，避免使用者忘記關(guān)斷家用電器的電源，杜絕安全險(xiǎn)患，大幅提高各種家用電器的使用壽命；操作簡便，節(jié)能環(huán)保，并保證用電設(shè)備的安全。
文檔編號G05B19/042GK202033630SQ20112008260
公開日2011年11月9日 申請日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者楊健 申請人:楊健