基于单片机的数字式通电延时时间继电器设计

苏晨

摘要：在日常生活和工业生产中常需要用到延时继电器，延时继电器被广泛用于大型机械的保护电路和小型机械的控制电路中，本文设计了通电延时时间继电器，继电器由STC8952单片机最小系统，5v低触发继电器，延时按键电路，数码管显示等组成。该系统有一个继电器瞬时触点和一个继电器延时触点。继电器在设计上设置了99s的延时时间，通电的时候按下设置好的控制按钮，瞬时继点就会吸和，而设置的延时时间结束后，数码管的当前显示值当为0时，延时触点才会接通，该系统具有良好的稳定性和定时精确性。

【关键词】通电延时继电器 单片机 定时器

时间继电器作为自动控制器件被我们广泛应用于生活和工业生产中，传统继电器是一种工作在控制电路中使用的开关器件，可以用于各种电路的延时控制工作。本文选用了通电延时继电器作为研究的内容，通电延时继电器具有通电后实现延时控制，断电后就会停止工作的特点，是典型的电力继电器。由于主控制器要有可扩展性强，控制的精确度高的特点，所以选用了52单片机制作主控制器模块，选用了低态触发继电器构成继电器控制模块，利用了主控制芯片的引脚输出高低电平来达到控制继电器的工作的目的。本文设计的数字式延时继电器的功能比传统模拟时间继电器的功能更强大，操作界面更简洁，并且由于单片机的精度特点，使得实现的延时控制可以更加精确。

1 系统的方案设计

本系统由主控制芯片模块，输入设置控制模块，锁存器加显示屏幕模块，驱动控制和继电器模块，供电模块五个模块组成。主控制芯片模块由STC89C52单片机和复位电路组成。数码管锁存显示模块利用了74HC573N锁存器，利用锁存器锁存当前状态的功能给数码管输送段选位选电平，用数码管显示当前还需延时的数字区间。继电器的控制模块使用了低电平触发继电器，利用单片机Pl口输出低电平，控制继电器的吸合。独立按键模块则由独立按键组成。系统利用单片机定时中断的功能实现延时控制。

2 系统硬件电路设计

2.1 主控制部分电路设计

本文选用了52单片机进行整体程序的控制，STC89C52芯片稳定性非常好，可扩展性也很强，价格便宜，使用过程中，引脚根据得到的电平控制指令进行输出的特性非常适合用于通电延时控制。所以在这里选用了52单片机组成主控制器模块，此外，整个主控制器模块还包括复位模块和晶振模块。而该系统外围电路则由电源电路，锁存器显示电路，输入控制电路和驱动继电器工作电路组成。如图1所示。

2.2 数码管锁存显示模块

由于本文采用了四个并列的数码管，但是只使用了两个显示倒计时的数字，为了保存之前输入的控制状态，保证数码管能显示当前的准确延时数字，本文采用了锁存器来锁存数据。使用锁存器的主要目的是用来实现位选和段选功能，缓存数据，扩展I/O口，实现复用功能，当单片机外接片外存储器的时候就需要接上锁存器，实现地址的复用。本文需要锁存器来控制段选和位选，所以采用了锁存器控制数码管的显示。当OE为高电平的时候，输出为高组态，芯片会呈现出不可控制的状态，所以一般需要将OE端口与地线相连接。IE端与输出端相互连接，根据状态改变使能端，从而达到控制锁存器输出状态的目的。

2.3 继电器控制模块

单片机的Pl.0脚和瞬时继电器的IN控制端相连接，当低电平信号传递过来，瞬时继电器会瞬间吸合，开始工作。单片机的Pl.l脚与延时继电器的IN控制端相连接，当低电平信号到来时控制延时继电器的吸合。

2.4 独立按键输入控制模块

本文利用独立键盘设置了需要延时的时间，利用了行扫描法，通过输出端口在行线上发出全0信号，单片机引脚检查输出端口信号是否为全1，若为全1，则无键被按下。在软件设计中利用（测试按键==）测试独立按键是否为O，若为O，则该键已经被按下。而独立按键采用的按钮式开关为机械开关，由于物理特性，在按下按键后的短时间内按键的机械触点会反复弹跳，在触点闭合或者断开的瞬间往往会出现电压的变化，为了保证按键能准确识别信号或者控制继电器启动，在电压信号抖动的时候不进行状态的输入，所以在软件设计上利用了软件消抖的方式。在延时区间中规避了抖动，在等待一定时间后再开始行扫描。

3 系统程序设计

3.1 系统程序设计思路

系统流程的设计内容主要包括了开始的时候对单片机STC89C52的初始化设置，独立按键Sl（延时数值增加）S2（延时数值减少）对延时数值的设定，数码管则显示延时数值的变化，按下启动按钮S4，瞬时触点吸合，瞬时继电器的输出端开始工作，计数为0延时触点吸合，延时继电器输出端开始工作。

3.2 瞬时控制和延时控制部分程序描述

在程序中，设置k4按鈕的功能为启动按钮，将K4赋值给P3.3，控制瞬时触点和延时触点的触发。设置程序在通电情况下，当k4被按下后，Pl.0端口传递低电平给继电器，瞬时触点吸合，定时器开始工作，当数字计数到O的时候，Pl.l端口传递低电平给继电器，延时触点得电吸合，开始工作。实现通电延时功能。程序描述如下，设置a，b两个输出端口为高电平。先给K4加判断条件if（k4==0），再获取延时设置的初始值num再利用delaysms（10）延时消除抖动，设置定时器方式，当高电平信号传递到来。设置while （1）再让b=0设置Pl.0口传递低电平信号，瞬时继电器吸合开始工作，设置定时器50ms中断一次，设置count计数，让count++当count=20（计数达到ls），再让num--直到num==0.让a=0。Pl.l输出低电平延时继电器吸合开始工作。

3.3 设置定时器的初始值和工作方式的程序描述

设置单片机工作方式为定时器。利用了工作方式1，单片机在接受了驱动信号后，计数加1，利用了定时器中断一次50ms的时间，叠加20次后数字加l的特点来实现Is的精确控制设置TMOD为Oxl0；设置单片机方式1定时器方式。TH1为（65535-45827）/256；设置TL1为（65535-45827）%256。

3.4 数码管数字显示和锁存部分程序描述

设置段选和位选数字，给数码管设置初值，给数码管送段选值，设置锁存器，利用程序点亮数码管的第一位和第二位，用于显示00-99之间的数字，设置段选和位选控制端口为sbit du=P2^7和sbit we=P2n6。设置位选码，段选码集合为uchar code table[]输入设置值为{Ox6f Ox7f Ox07 0x7d Ox6d Ox66 0x4f Ox5 0x06Ox3f）：而uchar code list[]设置值为{Oxfe OxfdOxfb Oxf7 0xef Oxdf Oxbf Ox7f，最后一步，获取段选位shi位和ge位；点亮数码管显示需要延时的数字。

4 结论

本文利用了STC89C52单片机设计了通电延时时间继电器，相对一些传统的继电器而言，数字式继电器的优点是可以实现测量可视化，控制智能化，控制精确化，本文设计的通电延时继电器利用了独立按键设置延时区间，数码管显示定时的数字，利用了单片机的定时器功能定时，也利用了单片机的I/O口输出特性控制继电器的吸合实现了对通电延时继电器瞬时触点和延时触点的控制，本系统设计的主要目的是利用单片机的精准性突出实现更加精确的时间控制。由于其廉价性和可拓展性，可以应用在很多中小型电子器械或者控制电路当中。更加由于其精确性可以利用与某些智能化控制领域当中。

参考文献

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