本實(shí)用新型涉及一種時(shí)間繼電器，具體是指一種多段式時(shí)間繼電器。

背景技術(shù)：

在自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)中，時(shí)間繼電器是一種常用器件，作用時(shí)當(dāng)加入或去除輸入動(dòng)作信號(hào)后，輸出電路要經(jīng)過規(guī)定的時(shí)間才產(chǎn)生動(dòng)作。時(shí)間繼電器常應(yīng)用于低電流電路中，用以接通或切斷高電壓、大電流電路。

時(shí)間繼電器也是一種利用電磁原理或機(jī)械原理來實(shí)現(xiàn)延時(shí)控制的電器，包含空氣阻尼式、電動(dòng)式、電子式等多種類型。現(xiàn)有技術(shù)中，電子式時(shí)間繼電器功能較為單一，不具備根據(jù)實(shí)際需要而多段式時(shí)間控制，因此有必要對此進(jìn)行改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，而提供一種多段式時(shí)間繼電器，通過本實(shí)用新型的技術(shù)方案，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)置不同的時(shí)間長度并分多段電壓信號(hào)輸出。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是包括有：

電源電路，該電源電路包括有整流橋、共軛電感、集成穩(wěn)壓芯片和濾波電容；

MCU電路，該MCU電路包括有型號(hào)為AT89C2051的單片機(jī)和連接于單片機(jī)上用于提供時(shí)鐘信號(hào)的晶振電路；

按鍵輸入電路，該按鍵輸入電路包括由四個(gè)按鍵和型號(hào)為74HC164的8位串入、并出移位寄存器，該移位寄存器連接于單片機(jī)上；

LED顯示電路，該LED顯示電路由5只共陰極七段數(shù)碼管和LED數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片TEC6122構(gòu)成；

EEPROM電路，該EEPROM電路包括有連接于單片機(jī)上的EEPROM存儲(chǔ)器；

擴(kuò)流輸出電路，該擴(kuò)流輸出電路由可控制的光電藕合器件TLP521-4和光耦芯片4N25組成，連接于單片機(jī)上。

進(jìn)一步設(shè)置是所述的按鍵輸入電路中，四個(gè)按鍵與移位寄存器的數(shù)據(jù)輸出端Q0～Q3相接，構(gòu)成一個(gè)串行鍵盤，每個(gè)按鍵同時(shí)接到單片機(jī)的中斷口INT0，移位寄存器的數(shù)據(jù)輸入端口A、B與單片機(jī)的P3.0引腳相接，移位寄存器的時(shí)鐘輸入端口CLK與單片機(jī)的P3.1引腳相接。

進(jìn)一步設(shè)置是LED數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片TEC6122的串行數(shù)據(jù)輸入端口SI與單片機(jī)的P3.0引腳相接，時(shí)鐘輸入端口SCP與單片機(jī)的P3.4引腳相接，數(shù)據(jù)鎖存脈沖端口LCP與單片機(jī)的P3.1引腳相接，位段輸出信號(hào)A、B、C、D、E、F、G、DP同時(shí)分別接到每個(gè)數(shù)碼管相應(yīng)的段位輸入引腳，位掃描驅(qū)動(dòng)信號(hào)S1、S2、S3、S4、S5分別接到數(shù)碼管DS1、DS2、DS3、DS4、DS5的公共端引腳。

進(jìn)一步設(shè)置是EEPROM存儲(chǔ)器的型號(hào)為X5045，EEPROM存儲(chǔ)器與單片機(jī)構(gòu)成四線的SPI總線傳輸模式，串行數(shù)據(jù)輸入引腳SI與單片機(jī)的P1.6引腳相接，串行時(shí)鐘輸入引腳SCK與單片機(jī)的P1.7引腳相接，芯片選通控制引腳CS與單片機(jī)的P1.4相接，串行數(shù)據(jù)輸出引腳SO與單片機(jī)的P1.5相接，復(fù)位輸出引腳HOLD與單片機(jī)的RESET相接。

進(jìn)一步設(shè)置是光電藕合器件TLP521-4有4個(gè)獨(dú)立光耦，單片機(jī)的引腳P1.3、P1.2、P1.1和P3.7分別與獨(dú)立光耦的輸入端負(fù)極相接，獨(dú)立光耦的輸入端正極均接到5V電源上，獨(dú)立光耦的輸出端正極由系統(tǒng)輸入引腳PIN4供電，輸出端負(fù)極通過三極管放大擴(kuò)流接系統(tǒng)4段電壓輸出引腳PIN5、PIN6、PIN7、PIN8，用于4段時(shí)間繼電器的電壓信號(hào)輸出，單片機(jī)P1.0通過單個(gè)光耦芯片4N25所接為外部掉電輸入引腳PIN3，當(dāng)系統(tǒng)外部掉電時(shí)，系統(tǒng)即可檢測到并作出相應(yīng)操作，單片機(jī)P3.5引腳通過4N25芯片所接為外部低電壓測試輸出信號(hào)PIN9，專門用于輸出低電壓測試信號(hào)。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)設(shè)置不同的時(shí)間長度并分多段電壓信號(hào)輸出，并同時(shí)具備外部掉電檢測功能和系統(tǒng)掉電記憶功能。

下面結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施方式對本實(shí)用新型做進(jìn)一步介紹。

附圖說明

圖1 本實(shí)用新型具體實(shí)施方式的電源電路圖；

圖2 本實(shí)用新型具體實(shí)施方式的MCU電路圖；

圖3 本實(shí)用新型具體實(shí)施方式的按鍵輸入電路圖；

圖4 本實(shí)用新型具體實(shí)施方式的LED顯示電路圖；

圖5 本實(shí)用新型具體實(shí)施方式的EEPROM電路圖；

圖6 本實(shí)用新型具體實(shí)施方式的擴(kuò)流輸出電路中光電藕合器件TLP521-4的電路連接圖；

圖7本實(shí)用新型具體實(shí)施方式的擴(kuò)流輸出電路中光耦芯片4N25的電路連接圖。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行具體的描述，只用于對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限定。

如圖1-6所示的本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，多段式時(shí)間繼電器，包括有電源電路、MCU電路、按鍵輸入電路、LED顯示電路、EEPROM電路和擴(kuò)流輸出電路。

所述的電源電路由整流橋、共軛電感、集成穩(wěn)壓芯片和濾波電容構(gòu)成，輸入220V、50Hz工頻交流電，通過電路整流、濾波、穩(wěn)壓后輸出系統(tǒng)所需的5V直流電壓信號(hào)。

所述的MCU電路由單片機(jī)AT89C2051和晶振電路構(gòu)成，提供電源和時(shí)鐘信號(hào)使AT89C2051單片機(jī)工作。

所述的按鍵輸入電路由四個(gè)按鍵和8位串入、并出移位寄存器74HC164構(gòu)成，其特征在于：4個(gè)按鍵與74HC164的數(shù)據(jù)輸出端Q0～Q3相接，構(gòu)成一個(gè)串行鍵盤，每個(gè)按鍵同時(shí)接到單片機(jī)AT89C2051的中斷口INT0，74HC164的數(shù)據(jù)輸入端口A、B與單片機(jī)AT89C2051的P3.0引腳相接，74HC164的時(shí)鐘輸入端口CLK與單片機(jī)AT89C2051的P3.1引腳相接。根據(jù)74HC164的并行輸出原理，每當(dāng)有按鍵按下時(shí)，INT0低電平觸發(fā)單片機(jī)外部中斷，系統(tǒng)進(jìn)入鍵盤掃描程序，由單片機(jī)依次發(fā)送若干次按鍵檢測數(shù)據(jù)判斷出是哪個(gè)按鍵被按下。

所述的LED顯示電路由5只共陰極七段數(shù)碼管和LED數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片TEC6122構(gòu)成。其特征在于：TEC6122的串行數(shù)據(jù)輸入端口SI與單片機(jī)的P3.0引腳相接，時(shí)鐘輸入端口SCP與單片機(jī)的P3.4引腳相接，數(shù)據(jù)鎖存脈沖端口LCP與單片機(jī)的P3.1引腳相接，位段輸出信號(hào)A、B、……、DP同時(shí)分別接到每個(gè)數(shù)碼管相應(yīng)的段位輸入引腳，位掃描驅(qū)動(dòng)信號(hào)S1、S2、S3、S4、S5分別接到數(shù)碼管DS1、DS2、DS3、DS4、DS5的公共端引腳。根據(jù)TEC6122的工作原理，單片機(jī)把要顯示的數(shù)據(jù)通過SI引腳輸入TEC6122內(nèi)部的8個(gè)8bit數(shù)據(jù)寄存器存器，接著由LCP鎖存脈沖將數(shù)據(jù)鎖存到TEC6122內(nèi)部的8個(gè)8bit數(shù)據(jù)鎖存器中，再經(jīng)內(nèi)部多路選擇器依次將數(shù)據(jù)送出顯示，即S1有效時(shí)送第一位數(shù)碼管顯示，依次地，S5有效時(shí)送第5位數(shù)碼管顯示。

所述的EEPROM電路由EEPROM存儲(chǔ)器X5045構(gòu)成， X5045為4Kbit的EEPROM芯片，共512字節(jié)，可進(jìn)行1000,000次的擦寫。X5045與單片機(jī)構(gòu)成四線的SPI總線傳輸模式，串行數(shù)據(jù)輸入引腳SI與單片機(jī)的P1.6引腳相接，串行時(shí)鐘輸入引腳SCK與單片機(jī)的P1.7引腳相接，芯片選通控制引腳CS與單片機(jī)的P1.4相接，串行數(shù)據(jù)輸出引腳SO與單片機(jī)的P1.5相接，復(fù)位輸出引腳HOLD與單片機(jī)的RESET相接。系統(tǒng)掉電時(shí)單片機(jī)會(huì)將系統(tǒng)的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)通過SPI總線送入X5045保存，當(dāng)系統(tǒng)重新上電工作后，單片機(jī)通過讀取X5045中的狀態(tài)數(shù)據(jù)使系統(tǒng)恢復(fù)掉電前的工作狀態(tài)。

所述的擴(kuò)流輸出電路由可控制的光電藕合器件TLP521-4和4N25組成。其特征在于：TLP521-4有4個(gè)獨(dú)立光耦，單片機(jī)的引腳P1.3、P1.2、P1.1和P3.7分別于獨(dú)立光耦的輸入端負(fù)極相接，獨(dú)立光耦的輸入端正極均接到5V電源上，獨(dú)立光耦的輸出端正極由系統(tǒng)輸入引腳PIN4供電，輸出端負(fù)極通過三極管放大擴(kuò)流接系統(tǒng)4段電壓輸出引腳PIN5、PIN6、PIN7、PIN8，用于4段時(shí)間繼電器的電壓信號(hào)輸出，單片機(jī)P1.0通過單個(gè)光耦芯片4N25所接為外部掉電輸入引腳PIN3，當(dāng)系統(tǒng)外部掉電時(shí)，系統(tǒng)即可檢測到并作出相應(yīng)操作，單片機(jī)P3.5引腳通過4N25芯片所接為外部低電壓測試輸出信號(hào)PIN9，專門用于輸出低電壓測試信號(hào)。

本實(shí)用新型的工作原理是系統(tǒng)有S1、S2、S3、S4四個(gè)按鍵輸入，用以設(shè)置不同的時(shí)間間隔，在四個(gè)輸出引腳上輸出信號(hào)，并在五個(gè)共陰極數(shù)碼管上進(jìn)行顯示。單片機(jī)AT89C2051共20個(gè)引腳，體積極小，功耗低，價(jià)格便宜。外置6M晶振，提供單片機(jī)最小系統(tǒng)時(shí)鐘。系統(tǒng)電源由220V交流電源輸入后，經(jīng)過整流橋整流穩(wěn)壓濾波后輸出5V直流電源信號(hào)。電源部分特別利用了共軛電感進(jìn)行濾波以保證電壓的穩(wěn)定。按鍵部分利用74HC164芯片設(shè)計(jì)成串行鍵盤方式，經(jīng)由單片機(jī)的\INT0中斷口輸入。按鍵S1為啟動(dòng)鍵，S2為時(shí)間遞增鍵，S3為時(shí)間遞減鍵，S4為設(shè)置鍵。按鍵操作方式為，按下S4鍵后系統(tǒng)進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)，利用S2鍵和S3鍵設(shè)置好時(shí)間后，再按下S4鍵結(jié)束設(shè)置狀態(tài)，最后按下S1鍵啟動(dòng)系統(tǒng)工作即可輸出有效信號(hào)。單片機(jī)P1.0~P1.3和P3.7引腳為輸出信號(hào)引腳，通過光電耦合器TLP521和4N25隔離后輸出信號(hào)，同時(shí)光電耦合器也起到提高功率的作用。當(dāng)系統(tǒng)外部掉電時(shí)，系統(tǒng)通過PIN3檢測到信號(hào)并將工作狀態(tài)數(shù)據(jù)存入EEPROM芯片，當(dāng)外部上電后，系統(tǒng)恢復(fù)原來的工作狀態(tài)。