专利名称：微电脑智能时间控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型为一种由单片机编程的LED数显微电脑智能时间控制器，尤其涉及微电脑智能实时定时器和微电脑智能打铃器技术领域。
目前国内已有的单片机编程的时间控制器，如中国专利号96219927.3的通用电脑定时器，采用Z86E04型单片机和扩展芯片74LS164，其定时开关次数未能满足大于20次的场合，且其尚未解决好实时控制的停电记忆电流偏大问题；又如中国专利号97249462.6的程控多功能打铃器，采用89C2051型单片机和AT24C02型存储器，打铃点由AT24C02芯片记忆，因要保证实时工作，其停电记忆部分采用4.5V备用电池，虽成本低但要定期更换电池，否则容易因电池短期内失效引起打铃器失灵。上述这些时间控制器，为了满足操作使用性能、LED显示动态扫描频率等指标，不得不将单片机的时钟频率设置在1MHz以上，由于没有采取更有效的措施，使得整机停电记忆电流较大(一般在1mA～3mA左右)。有些厂家为了保证其产品的停电记忆性能，使用280～700mAH的可充电电池，增加了产品的成本，不利于产品的市场推广和售后服务。
本实用新型的目的在于克服现有背景技术的不足，提出一种功能强大灵活、性能可靠、结构简单、成本低廉的微电脑智能时间控制器。
本实用新型的微电脑智能时间控制器的技术方案是这样实现的它由微处理电路(1)、存储电路(2)、时钟电路(3)、按键电路(4)、显示电路(5)、驱动输出电路(6)、电源(7)组成，电源(7)、存储电路(2)、时钟电路(3)、按键电路(4)输入微处理电路(1)，微处理电路(1)输出显示电路(5)和驱动输出电路(6)，其特征在于所述的微处理电路(1)主要由单片机U1组成；存储电路(2)由存储芯片U2和电阻R1、R2组成，U2的SCL1和SDA1与微处理电路(1)的单片机U1和R1、R2相联，R1、R2的另一端并联后与U2的VDD1相联；时钟电路(3)由时钟芯片U3、电池B、石英晶体JT、电阻R3组成，U3的SCL2、RST、I/O与单片机U1相联，电池B正极与U3的VDD2相联，负极与U3的VSS相联后接地，JT两端分别与U3的X1、X2相联，R3的一端与U3的RST和单片机U1相联，另一端接地；显示电路(5)由LED显示器U4、发光二极管LED4～LED10、Ra～Rh组成，U4的位驱动接口分别与单片机U1相联，段驱动接口a～h分别与Ra～Rh的一端和LED4～LED10的一端相联，Ra～Rh的另一端分别与单片机U1相联；按键电路(4)由电阻R11～R18和按键S1～S8组成，R11～R18的一端与Ra～Rh的一端和LED4～LED10的一端相联，R11～R18另一端分别与按键S1～S8的一端相联，按键S1～S8的另一端并联后接地；驱动输出电路由三极管T1、T2、电阻R4、R5、继电器J1、电解电容E3、E4组成，R5的一端与U4的段驱动接口相联，另一端与三极管T2的基极相联，三极管T2的发射极与U4的段驱动接口相联，T2的集电极与R4的一端和电解E4的正极相联，R4的另一端与T1的集电极和电解E3的正极相联，T1的发射极、E3的负极、E4的负极并联后接地，T1的集电极与继电器J1的一端及D5的正极相联，J1的另一端与D5的负极相联后再与电源(7)的VCC1相联；电源(7)由二极管D1～D4、电解E1、E2、三端稳压芯片U5、电容C1组成，D1～D4整流后经E1滤波、U5稳压，再经E2、C1滤波，得到12V和5V电压，为微处理电路(1)、存储电路(2)、时钟电路(3)、按键电路(4)、显示电路(5)、驱动输出电路(6)提供电源。
上述微处理电路(1)中的单片机U1的型号可以是以下型号之一<1>MC68HCXX系列<2>Z86EXX系列<3>EM78XX系列<4>MSP430EXX系列<5>MDTXXXX系列<6>S3CXX系列<7>51系列<8>PIC16CXX系列<9>W78EXX系列。微处理电路(1)中的单片机U1用作段选驱动的I/O口数目既可是7，也可是8。
上述存储电路(2)中的存储芯片U2的型号可以是以下型号之一<1>AT24CXX系列<2>24WCXX系列<3>24CXX系列<4>24LCXX系列。
上述时钟电路(3)中的时钟芯片U3的型号可以是以下型号之一<1>DS1XXX系列<2>PCF85X3系列 <3>HT13XX系列<4>MAX69XX系列。
上述显示电路(5)中的发光二极管及显示屏U4内部发光二极管的连接方式可以是以下方式之一<1>共阴动态扫描<2>共阳动态扫描。显示电路(5)中的显示驱动方式还可以是以下方式之一<1>单片机U1通过R21～R26分别与驱动三极管的基极相联，驱动三极管的集电极与显示屏U4的位驱动接口相联；<2>U6的输入端与U1相联，U6的输出端与显示屏U4的位驱动接口相联。
上述按键电路(4)也可以是实施例二、例三的连接方式<1>按键S1～S8的一端分别与R11～R18相联，另一端并联后接电源(7)的VCC端；<2>按键S1～S8的一端分别与R11～R18相联，另一端并联后接单片机U1的I/O口。
上述驱动输出电路(6)中每一路的驱动方式，也可以是实施例二的连接方式单片机U1与电阻R6的一端联接，R6的另一端与T3的基极联接，J2一端与D6的正极和T3的集电极联接，另一端与电源(7)的VCC1联接，T3的发射极接地。
上述微电脑智能时间控制器的单片机U1、存储芯片U2、时钟芯片U3的连接方式还可以是下列连接方式之一<1>存储芯片U2通过SDA1和SCL1与单片机U1相联，R1、R2为其上拉电阻，时钟芯片U3通过SCL2、RST、I/O与单片机U1相联，R3为其下拉电阻，其中存储芯片U2的SDA1和时钟芯片U3的I/O与单片机U1相同的I/O口相联；<2>存储芯片U2、时钟芯片U3均通过I2C总线与单片机U1相联，R1、R2为其上拉电阻。
下面通过附图对本实用新型微电脑智能时间控制器作进一步的阐述
图1是本实用新型微电脑智能时间控制器的结构框图；图2.1是本实用新型微电脑智能时间控制器实施例一的主电路原理图；图2.2是本实用新型微电脑智能时间控制器实施例二的主电路原理图；图2.3是本实用新型微电脑智能时间控制器实施例三的主电路原理图；图2.4是本实用新型微电脑智能时间控制器实施例电源部分的电路原理图；图3是本实用新型微电脑智能时间控制器实施例一软件流程图；如图1所示，本实用新型微电脑智能时间控制器由微处理电路(1)、存储电路(2)、时钟电路(3)、按键电路(4)、显示电路(5)、驱动输出电路(6)、电源(7)组成，电源(7)、存储电路(2)、时钟电路(3)、按键电路(4)输入微处理电路(1)，微处理电路(1)输出显示电路(5)和驱动输出电路(6)。
图2.1、图2.4本实用新型实施例一中，涉及微电脑智能打铃器技术领域；微处理电路(1)单片机U1采用P87LPC762，属51系列内核技术，它采用80C51加速处理器结构，指令执行速度是标准80C51MCU的两倍，它为2K字节OTP程序存储器，128字节RAM，内置看门狗定时器，I/O口具有20mA的驱动能力，可设置为内部RC振荡。存储电路(2)中的存储芯片U2采用的24WC02是一个2K位串行CMOS E2PROM，内部含有256个8位字节，有一个16字节页写缓冲器，该器件通过I2C总线接口进行操作，有一个专门的写保护功能，先进CMOS技术减少了器件的功耗。时钟电路(3)的时钟芯片U3采用DS1202，内含有一个实时时钟/日历和31字节静态RAM通过简单的串行接口与单片机进行通信实时时钟/日历电路提供秒、分、时、日、日期、月、年的信息，DS1202与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信仅需用到三个口线1. RES复位、2.I/O数据线、3. SCLK串行时钟。时钟/RAM的读/写数据以一个字节或多达31个字节的字符组方式通信，DS1202工作时功耗很低，保持数据和时钟信息时电流小于3uA。时钟电路(3)中JT选用32768Hz表晶，B采用3V钮扣锂电(型号为2032)。其中存储芯片U2的SDA1和时钟芯片U3的I/O与单片机U1相同的I/O口相联。显示电路(5)中U4采用FR1617四位LED共阳动态扫描显示屏，其位选驱动端由单片机U1直接驱动，其段选驱动端由单片机U1的8个I/O口驱动，Ra～Rh为限流电阻，LED4～LED10按共阳方式联接，分别为星期一至星期日指示灯。按键电路(4)中，S1是编程键，S2是检查键，S3是手动键，S4是星期键，S5是增加键，S6是减少键，S7是秒显/输入键，S8是清除键。图2.4是本实用新型电源部分的电路原理图，电源部分为各组成部分提供必要的电源供应。本实施例一中，可设定的打铃方式有三种A--星期一至星期日每天相同B--星期一至星期六相同，星期天不同C--星期一至星期五相同，星期六、日均不同，最多可设定三组数据，每组可设置50个点。
下面以本实用新型微电脑智能时间控制器实施例一为例，对软件流程图作进一步的说明首先在程序开始进行出错引导，然后对硬件、软件进行初始化，接着读出时钟芯片的秒变化，出现变化时进行秒闪输出控制，程序检查存储器的数据，并当数据与当前时间吻合时输出打铃信号，完成显示部分和键盘处理部分后返回读时钟秒变化。
图2.2、图2.4是本实用新型微电脑智能时间控制器实施例二的电路原理图。本实施例涉及微电脑智能实时定时器技术。单片机U1采用PIC16C57，它含有72字节RAM、2K字节程序存储器、一个定时/计数器及看门定时器、20个具有LED驱动能力的I/O口。存储电路(2)中的存储芯片U2采用的AT24C04是一个串行CMOS E2PROM，时钟电路(3)选用元件与实施例一相同，存储芯片U2通过SDA1和SCL1与单片机U1相联，R1、R2为其上拉电阻，时钟芯片U3通过SCL2、RST、I/O与单片机U1相联，R3为其下拉电阻，显示电路(4)采用共阳显示屏，型号为FR1617或C6610A，其位选驱动端通过三极管动态扫描驱动，其段选驱动端由单片机U1的7个I/O口驱动，Ra～Rg为限流电阻，LED4～LED10按共阳方式联，接分别为星期一至星期日指示灯。按键电路(4)采用S1～S7等7个按键，其公共端接VCC，其中S1是编程键，S2是检查/清除键，S3是路数选择键，S4是星期键，S5是增加键，S6是减少键，S7是秒显/输入键。驱动输出电路(6)中每一路的驱动方式是这样连接的单片机U1与电阻R6的一端联接，R6的另一端与T3的基极联接，J2一端与D6的正极和T3的集电极联接，另一端与电源(7)的VCC1联结，T3的发射极接地。本实施例中，可实现星期一至星期日每天两路30个点的定时设置，以周为循环周期。
图2.3、图2.4是本实用新型微电脑智能时间控制器实施例三的电路原理图。本实施例涉及微电脑智能实时定时器技术。单片机U1采用S3C9424(旧型号为KS86C4204)，它含有4K字节程序存储器、工作电压从1.8V～5.5V、24个具有30mA驱动能力的I/O口。存储电路(2)中的存储芯片U2采用的24LC08是一个串行CMOS E2PROM，时钟电路(3)选用PCF8593，它是低功耗的CMOS实时时钟日历芯片，静态工作电流少于1uA，它提供一个可编程时钟输出，一个中断输出和掉电检测器，所有的地址和数据通过I2C总线接口串行传递。存储芯片U2、时钟芯片U3分别和单片机U1的相同的I/O口相联，它们均采用I2C总线接口。显示电路(4)采用共阴显示屏，型号为FR1618或C6610B，其位选驱动端由驱动IC-U6动态扫描驱动，U6的型号为ULN2003A，其段选驱动端由单片机U1的8个I/O口驱动，Ra～Rh为限流电阻，LED4～LED11按共阴方式联接，分别为1～8路的指示灯。按键电路(4)采用S1～S8等8个按键，其公共端接单片机U1的I/O口，其中S1是编程键，S2是检查/清除键，S3是路数选择键，S4是输入键，S5是增加键，S6是减少键，S7是秒显键。驱动输出电路(6)有8路输出。本实施例中，可进行1～8路100个点的定时设置。
权利要求1.一种微电脑智能时间控制器它由微处理电路(1)、存储电路(2)、时钟电路(3)、按键电路(4)、显示电路(5)、驱动输出电路(6)、电源(7)组成，电源(7)、存储电路(2)、时钟电路(3)、按键电路(4)输入微处理电路(1)，微处理电路(1)输出显示电路(5)和驱动输出电路(6)，其特征在于所述的微处理电路(1)主要由单片机U1组成；存储电路(2)由存储芯片U2和电阻R1、R2组成，U2的SCL1和SDA1与微处理电路(1)的单片机U1和R1、R2相联，R1、R2的另一端并联后与U2的VDD1相联；时钟电路(3)由时钟芯片U3、电池B、石英晶体JT、电阻R3组成，U3的SCL2、RST、I/O与单片机U1相联，电池B正极与U3的VDD2相联，负极与U3的VSS相联后接地，JT两端分别与U3的X1、X2相联，R3的一端与U3的RST和单片机U1相联，另一端接地；显示电路(5)由LED显示器U4、发光二极管LED4～LED10、Ra～Rh组成，U4的位驱动接口分别与单片机U1相联，段驱动接口a～h分别与Ra～Rh的一端和LED4～LED10的一端相联，Ra～Rh的另一端分别与单片机U1相联；按键电路(4)由电阻R11～R18和按键S1～S8组成，R11～R18的一端与Ra～Rh的一端和LED4～LED10的一端相联，R11～R18另一端分别与按键S1～S8的一端相联，按键S1～S8的另一端并联后接地；驱动输出电路由三极管T1、T2、电阻R4、R5、继电器J1、电解电容E3、E4组成，R5的一端与U4的段驱动接口相联，另一端与三极管T2的基极相联，三极管T2的发射极与U4的段驱动接口相联，T2的集电极与R4的一端和电解E4的正极相联，R4的另一端与T1的集电极和电解E3的正极相联，T1的发射极、E3的负极、E4的负极并联后接地，T1的集电极与继电器J1的一端及D5的正极相联，J1的另一端与D5的负极相联后再与电源(7)的VCC1相联；电源(7)由二极管D1～D4、电解E1、E2、三端稳压芯片U5、电容C1组成，D1～D4整流后经E1滤波、U5稳压，再经E2、C1滤波，得到12V和5V电压，为微处理电路(1)、存储电路(2)、时钟电路(3)、按键电路(4)、显示电路(5)、驱动输出电路(6)提供电源。
2.如权利要求1所述的微电脑智能时间控制器，其特征在于所述的微处理电路(1)中的单片机U1的型号可以是以下型号之一<1>MC68HCXX系列<2>Z86EXX系列<3>EM78XX系列<4>MSP430EXX系列<5>MDTXXXX系列<6>S3CXX系列<7>51系列<8>PIC16CXX系列<9>W78EXX系列。
3.如权利要求1所述的微电脑智能时间控制器，其特征在于所述的微处理电路(1)中的单片机U1的段选驱动I/O口数目既可是7，也可是8。
4.如权利要求1所述的微电脑智能时间控制器，其特征在于所述的存储电路(2)中的存储芯片U2的型号可以是以下型号之一<1>AT24CXX系列<2>24WCXX系列<3>24CXX系列<4>24LCXX系列。
5.如权利要求1所述的微电脑智能时间控制器，其特征在于所述的时钟电路(3)中的时钟芯片U3的型号可以是以下型号之一<1>DS1XXX系列<2>PCF85X3系列<3>HT13XX系列<4>MAX69XX系列。
6.如权利要求1所述的微电脑智能时间控制器，其特征在于所述的显示电路(5)中的发光二极管及显示屏U4内部发光二极管的连接方式可以是以下方式之一<1>共阴动态扫描<2>共阳动态扫描。
7.如权利要求1所述的微电脑智能时间控制器，其特征在于所述的显示电路(5)中的显示驱动方式还可以是以下方式之一<1>单片机U1通过R21～R26分别与驱动三极管的基极相联，驱动三极管的集电极与显示屏U4的位驱动接口相联；<2>U6的输入端与U1相联，U6的输出端与显示屏U4的位驱动接口相联。
8.如权利要求1所述的微电脑智能时间控制器，其特征在于所述的按键电路(4)也可以是实施例二、例三的连接方式<1>按键S1～S8的一端分别与R11～R18相联，另一端并联后接电源(7)的VCC端；<2>按键S1～S8的一端分别与R11～R18相联，另一端并联后接单片机U1的I/O口。
9.如权利要求1所述的微电脑智能时间控制器，其特征在于所述的驱动输出电路(6)中每一路的驱动方式，也可以是实施例二的连接方式单片机U1与电阻R6的一端联接，R6的另一端与T3的基极联接，J2一端与D6的正极和T3的集电极联接，另一端与电源(7)的VCC1联接，T3的发射极接地。
10.如权利要求1所述的微电脑智能时间控制器的单片机U1、存储芯片U2、时钟芯片U3的连接方式还可以是下列连接方式之一<1>存储芯片U2通过SDA1和SCL1与单片机U1相联，R1、R2为其上拉电阻，时钟芯片U3通过SCL2、RST、I/O与单片机U1相联，R3为其下拉电阻，其中存储芯片U2的SDA1和时钟芯片U3的I/O与单片机U1相同的I/O口相联；<2>存储芯片U2、时钟芯片U3均通过I2C总线与单片机U1相联，R1、R2为其上拉电阻。
专利摘要本实用新型公开了一种由单片机编程的LED数显微电脑智能时间控制器,尤其涉及微电脑智能实时定时器和微电脑智能打铃器技术领域。它由微处理电路、存储电路、时钟电路、按键电路、显示电路、驱动输出电路、电源组成,电源、存储电路、时钟电路、按键电路输入微处理电路,微处理电路输出显示电路和驱动输出电路,该实用新型具有功能强大灵活、性能可靠、结构简单、成本低廉等特点。
文档编号G04G15/00GK2513143SQ0125639
公开日2002年9月25日 申请日期2001年10月24日 优先权日2001年10月24日
发明者李浩然 申请人:李浩然