2  硬件組成及工作原理 
    本系統(tǒng)加電后即進(jìn)入正常計(jì)時狀態(tài)，用戶可以隨時進(jìn)行校準(zhǔn)時間動作以及設(shè)定熱水器開關(guān)的時間，控制器將會在設(shè)定的開關(guān)時刻通過單片機(jī)的輸出端口控制輸出繼電器動作，進(jìn)而控制熱水器的啟閉。硬件原理圖如圖1所示。

圖1     定時控制器硬件原理圖

    系統(tǒng)的核心為單片機(jī)AT89C2051，AT89C2051為20腳300MIL封裝，帶有2K FLASH E2PROM的單片機(jī)，除了少了兩個并口外，兼容MCS-51系列單片機(jī)所有功能。具備體積小、功能強(qiáng)、運(yùn)行速度快等特點(diǎn)。通過P3.7口連接一個鍵盤電路來實(shí)現(xiàn)人工對參數(shù)的自由設(shè)定。通過串口連接6位LED數(shù)碼管，分別顯示小時、分鐘和秒。系統(tǒng)定時啟動是通過P3.0口完成的。程序開始時這三個口的輸出狀態(tài)是低電平，892051通過程序查詢P3.0口輸出的ON或OFF狀態(tài)預(yù)置時間是否已到，如果已到時間，則改變相應(yīng)的輸出狀態(tài)，就完成了對外部電路的控制。
    2.1  顯示電路
    主要由七段共陽顯示譯碼器74LS47、3線-8線譯碼器74HC138、7個PNP型三極管 和六個數(shù)碼管組成。通過89C2051的P1.4～P1.7口將要顯示字符的BCD碼輸出到74LS47的四個輸入端，譯碼后輸出相應(yīng)的筆段驅(qū)動LED數(shù)碼管（共陽）。LED數(shù)碼管顯示采用動態(tài)掃描方式，即在某一時刻，只有一個數(shù)碼管被點(diǎn)亮。數(shù)碼管的位選信號由89C2051的P3.3～P3.5輸出，經(jīng)74HC138譯碼后通過三極管放大，驅(qū)動相應(yīng)的數(shù)碼管。
    2.2  鍵盤電路
    鍵盤電路跟顯示電路一樣，采用掃描方式，利用動態(tài)顯示時的數(shù)碼管驅(qū)動位置信號來判斷相應(yīng)按鍵的狀態(tài)。單片機(jī)的P3.3～P3.5口輸出的BCD碼經(jīng)譯碼器譯碼后，相應(yīng)Y 口呈低電平，而89C2051的P3.7口平時為高電平（由于有上拉電阻），當(dāng)某一鍵按下時，P3.7被下拉為低電平，這時單片機(jī)利用程序查詢P3.7是否為低電平，如果P3.7為低電平，就讀回單片機(jī) P3.3～P3.5口的值（從緩沖區(qū)讀?。?，就可判斷是那個按鍵按下，然后調(diào)用相應(yīng)的處理程序進(jìn)行處理。
    2.3   輸出控制電路
    單片機(jī)對控制的輸出是通過P3.0～P3.2口完成的。程序開始時這三個口的輸出狀態(tài)是低電平，AT89C2051通過程序查詢?nèi)份敵龅腛N或OFF狀態(tài)預(yù)置時間是否已到，如果已到時間，則改變相應(yīng)的輸出狀態(tài)，就完成了對外部電路的控制。

    3  軟件設(shè)計(jì)
    3.1  主程序工作過程
    首先循環(huán)進(jìn)行六個數(shù)碼管掃描顯示（DISPLY段），然后比較所有預(yù)置時間（COMP段）是否與當(dāng)前時間相等，如相等則轉(zhuǎn)向相應(yīng)處理程序。在比較完成（或處理完成）后判斷有無按鍵（PP2段），沒有則返回繼續(xù)顯示、比較、判斷;有按鍵則轉(zhuǎn)向相應(yīng)處理程序。按鍵轉(zhuǎn)移采用偏移量加表格跳轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移法（KEY 段），簡單、明了。預(yù)置時間比較則采用逐一比較法，即對每一個預(yù)置值進(jìn)行比較，如相等則做相應(yīng)處理。具體比較時（COMP1段）先比較TH值，如不相等則直接轉(zhuǎn)出并置“時間到”標(biāo)志CCB為0，如TH、TM、TS全部對應(yīng)相等，則置該標(biāo)志為1，軟件流程圖如圖2所示。

圖2     軟件程序工作流程圖

    3.2  秒脈沖發(fā)生器
    秒脈沖發(fā)生器是由定時器T0和內(nèi)存空間TT0配合完成的。T0工作于16位計(jì)數(shù)器模式，當(dāng)T0向上計(jì)數(shù)由全1變?yōu)槿?時產(chǎn)生中斷，本程序中T0的初值為0DC00H，大約0.01s中斷一次。這里使用的晶振頻率為11.0592MHz，由此可計(jì)算出日誤差約為0.78s。工作過程:如圖2流程圖所示，產(chǎn)生中斷后，首先保存ACC和PSW的值，然后為T0重裝初值，判斷中斷次數(shù)是否小于100，是則轉(zhuǎn)出中斷服務(wù)，反之則為秒計(jì)數(shù)器加1，秒計(jì)數(shù)器如果大于59，則為分計(jì)數(shù)器加1，同時秒計(jì)數(shù)器清0。同樣分計(jì)數(shù)器如大于59則為時計(jì)數(shù)器加1，同時分計(jì)數(shù)器清0，時計(jì)數(shù)器如大于23則清0并轉(zhuǎn)出中斷服務(wù)。T0中斷100次的時間剛好為1秒鐘。

    4  結(jié)束語
    通過以AT89C2051單片機(jī)為核心輔以外圍電路的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了低成本的要求。本控制器為定時控制并顯示有關(guān)參數(shù)，能夠滿足系統(tǒng)要求的同時，又具有簡單、經(jīng)濟(jì)之特點(diǎn)。靈活的鍵盤輸入方式設(shè)定參數(shù)，增加了系統(tǒng)的靈活性。本定時控制器已經(jīng)經(jīng)過測試并投入使用，證明運(yùn)行可靠，操作方便，用在傳統(tǒng)的不帶定時功能的熱水器上，能夠達(dá)到既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的控制目的，有推廣使用價值。