1.系統(tǒng)簡介

該時間控制器是以P87LPC761單片機為核心，擴展一片74HCl64組成的小系統(tǒng)，控制一路繼電器，可以設(shè)定一天中的時間，設(shè)定繼電器的開啟時間和關(guān)閉時間，一共可以設(shè)定6組定時，可以消除不需要的定時，能夠緊急啟動；所有的設(shè)定均通過鍵盤實現(xiàn)，按鍵具有連擊功能，每個狀態(tài)都有指示燈。該時間控制器采用外部100kHz晶振，同時采用交流電供電，配以充電電池，在交流電去掉以后，進入休閑模式，時鐘繼續(xù)運行。

2 硬件電路設(shè)計與分析

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

整個硬件電路可分為3部分：電源、鍵盤顯示和CPU部分，分別分析如下。

2．1 電源部分

把交流電轉(zhuǎn)換成單片機所需的直流電。這是一個很常見的電源電路。為了確保去掉交流電之后,時鐘能繼續(xù)運行，配以充電電池，在電源部分加上了充電電路。在有交流電的時候，直接利用外部電源，同時給充電電池充電，去掉交流電以后，利用充電電池做電源，進入休閑模式。

2．2 鍵盤和顯示電路

為了節(jié)省元件，采用動態(tài)掃描的方式來顯示時鐘，在這部分擴展了一片74HCl64。單片機通過串行口向74HCl64發(fā)送數(shù)據(jù)，在七段數(shù)碼管上顯示，每個數(shù)碼管公共端都加上了三極管，是作掃描信號的電流放大以驅(qū)動各數(shù)碼管。

2．3 CPU部分

CPU部分是時間繼電器的核心。這主要由P87LPC761來控制。作為Philips小型封裝系列中的一員，P87LPC761是20腳封裝的單片機，適合于許多要求高集成度、低成本的場合，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)動輸出，有內(nèi)部看門狗定時器。P87LPC761采用80C51加速處理器，結(jié)構(gòu)指令執(zhí)行速度是標隘80C51 MCU的2倍。

3 軟件設(shè)計

P87LPC761單片機每個機器周期為6個時鐘周期，采用100kHz晶振，每個機器周期為60／Is。根據(jù)實驗，為了保證LED看起來不閃爍，點亮數(shù)碼管的時間間隔不能大于24ms，一共有4個數(shù)碼管，則每兩個數(shù)碼管點亮的時間間隔不能大于6ms。程序設(shè)計應注意這一點，在每兩次中斷之間一共有100個機器周期，很有限，據(jù)此在編程時應遵循以下原則：

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

4．1 計時補償

定時器。工作在方式1，而方式1的計數(shù)受到軟件的影響。為了減少計時誤差，在給定時器1恢復初值(3CBOH)的時候，要把軟件所占用的時間補回來。在中斷中重新賦初值采取如下方式：


通過軟件補償后，在晶振準確的情況下，能夠給計時帶來誤差的就僅僅只有中斷的響應時間了。

4．2 低功耗處理

低功耗是這個設(shè)計所必須處理好的問題。通過交流電檢測電路檢測交流電的存在與否。在程序中是這樣處理的：查詢P1．3口的電平，當P1．3口是高電平時，就進入正常狀態(tài)即顯示、鍵盤、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、串行口以及T1中斷，即只開放刷新時鐘的TO中斷(這是為了保證在休閑模式下，時鐘仍能運行，數(shù)據(jù)不丟失)進人體閑模式。為了降低系統(tǒng)功耗，還需要關(guān)閉掉電檢測、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)點來做狀態(tài)指示燈。因為在時鐘顯示里面沒有小數(shù)。我們在程序中是這樣控制小數(shù)點的，在七段代碼表里面把有小數(shù)點的代碼放在無小數(shù)點代碼的后面，相同的數(shù)字有無小數(shù)點的代碼位置相距10，在需要小數(shù)點的時候，把取代碼的指針加上10就可以了。安排了2個指示燈，D10(綠)是開啟時間指示燈，D11(黃)是關(guān)閉時間指示燈。若綠黃兩燈都亮，則表示當前這組定時已經(jīng)被禁止了。

參考文獻:

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