充電保護定時系統電路設計原理解析 —電路圖天天讀（179）

　　隨著電子技術的不斷發展，人們生活水平的不斷提高，充電型電子設備的種類和數量也跟著迅猛發展，尤其是電動車和手機。這些電子設備在給我們生活和工作帶來便捷的同時，充電的問題也使得人們不厭其煩，電動車大約需要充電8小時左右，手機大約需要充電3小時左右，然而當充電結束后，人們經常忘記拔掉電源，更有甚者給電池充電達數天，這對電池的功能和使用壽命無疑是一種破壞。介于此，筆者萌生了自己動手設計制作一個數顯可調定時器的想法，來解決一些生活中的問題。

　　數顯可調定時器數顯可調定時器

　　通過小時和分鐘的“加”“、減”按鍵對需要的定時時間進行預設，確定無誤后，按下啟動按鍵，定時開始，這時，數碼管便會從預設時間開始倒計時，同時充電發光二極管每秒閃爍一次，當計時到零后，充電發光二極管由閃爍狀態變成常亮，繼電器動作，切斷充電電源。假如電路在運行時出現故障或者運行錯誤，需要按單片機的復位鍵，然后對定時時間重新調整后，按啟動按鍵，重新開始定時。

　　電路框圖如圖1所示。電路原理圖如圖2所示。

　　圖1 電路方框圖

　　圖2 電路原理圖

　　輸入部分

　　輸入部分有五個按鍵組成，分別是分鐘+10、分鐘-10、小時+1、小時-1和設置完成按鍵。定時器的初始值是8小時。使用前，先通過這五個按鍵進行定時時間的設置，分鐘設置鍵的分辨率之所以10分鐘為一個步進階梯完全是考慮的實際的需要，因為無論是電動車還是手機，都沒有必要以一分鐘為單位，當然，使用者可以根據自己的需要動手修改程序，已達到自己的要求。

　　本制作所使用的按鍵均為四腳封裝常開型按鍵，使用前需通過萬用表對引腳進行測量來確定那組引腳作為開關使用，當然也可以直接使用對角線引腳作為開關按鍵，另外兩個引腳懸空，便不會出現問題。同時需要提醒的是，電路板上另外一個按鍵是單片機的復位按鍵，電路正常工作時不要去觸摸。輸入部分的電路工作原理就是單片機對按鍵的識別，如圖3所示，單片機的P1口通過上拉電阻接高電平，當沒有按鍵按下時，P1.0～P1.4 的管腳電壓為高電平，如果某一個按鍵按下，相應的單片機并口就會被拉低為低電平。編程時，只要掃描P1.0～P1.4的狀態，便能完成對按鍵的識別。

　　圖3 輸入部分

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　　控制部分

　　控制部分采用AT89S51(＄0.7830)單片機作為控制器，它把按鍵的信息采集過來后，經過單片機內部的定時計數器T0運算，完成相應的定時，同時單片機的并口也會將信息輸出給顯示部分和輸出部分?？刂撇糠值闹饕ぷ髟砭褪抢昧藛纹瑱C內部的定時/ 計數器T 0 ， 由于它的最大定時時間只有6 5 m s左右，所以，本制作利用T0的方式一，每次定時50ms，循環1200次，來實現精確的一分鐘定時。誤差在微秒級。

　　圖4 單片機最小系統

　　顯示部分

　　顯示部分由兩個發光二極管和一個三位一體的數碼管組成。紅色發光二極管為電源指示燈，當電源通電其發光，斷電其熄滅。黃色發光二極管為充電指示燈，充電開始后，它每秒亮滅一次，充電完成后，其亮滅閃爍變為常亮。在設計階段，筆者還建議在輸出繼電器加第三個發光二極管，作為繼電器吸合或斷開的指示燈，切忌一開始就加接強電，危險極大。數碼管是三位一體共陽極封裝，高位數碼管顯示小時，其它兩個數碼管顯示分鐘。數碼管電路的主要工作原理就是電路驅動和動態掃描。

　　如圖5所示，數碼管的段驅動采用自帶BCD譯碼的4線7段譯碼驅動器74LS247。位驅動則采用八同相三態緩沖器/線驅動器的74HC244(＄0.1062)，由于它集成了八個同相驅動器，所以可以驅動八個數碼管。

　　圖5 顯示部分

　　數碼管動態掃描就是利用人眼的視覺暫留現象，某一時刻只有一位數碼管顯示，其它熄滅，通過位選切換，快速的在三個數碼管上依次顯示所需信息，由于速度很快，加上數碼管的余輝現象和人眼的視覺暫留現象，使得人們能夠看到完整流暢的三個數字。

　　輸出部分

　　輸出部分主要是一個能控制220V市電通斷的繼電器。繼電器的驅動部分則采用達林頓晶體管陣列ULN2003A(＄0.1200)（見圖6）。

　　圖6 輸出部分

　　它其實就是集成了七個繼電器驅動的集成電路，所以本制作可以擴展輸出七個繼電器，能滿足七個用電器的七種不同定時，當然，要實現此功能還需要修改程序。讀者也可以用分立元件來替代ULN2003A。