本電源定時插座有三個操作按鍵S1、S2、S3，并用兩位LED 數碼管顯示定時時間。其中S2、S3兩個按鍵分別預置、設定個位和十位數的定時時間值，設定的定時時間調整范圍是0 ~ 99 分鐘，用一個S1 按鍵做定時插座的“啟動/ 停止”操作按鍵。

　　并且程序中添加了蜂鳴器提示音部分，該部分程序功能是：每按下一次S1、S2 或者S3 按鍵，蜂鳴器就會發出“嘀”的一聲響，以確定按鍵按下的有效性。

　　計時程序采用倒計時遞減計數的工作方式工作，程序在運行時，時間每過一分鐘數碼管的個位顯示值減“1”，每過十分鐘數碼管“十位顯示值”減“1”。

　　預設定時時間一到，插座自動切斷AC220V 電源輸出，同時蜂鳴器報警。直至再次按下“啟動/ 停止”按鍵S1 才能解除蜂鳴器的報警聲，同時二位數碼管再次顯示上一次預置的定時時間。程序也再次回復到初始狀態并可隨時預置下一次定時插座輸出AC220V 電壓供給的定時時間。

　　電路硬件部分如圖1 所示。

　　圖1 電路硬件部分

　　電源部分電路：AC220V 交流市電從電路圖1中左下端的三孔插頭輸入到本定時插座中，其中“火線”L 分為兩路分別加在控制電壓輸出繼電器J1 的定觸點④端和電源變壓器T1 的初級繞組的保險絲管上，“零線”N 端加在輸出插座JP1 的N 端和電源變壓器T1 的另一端，“接地線”E 端則與輸出插座的接地端E 相連，輸出插座JP1 的“火線端”L則受控于繼電器J1 的動觸點①端。由T1 電源變壓器將AC220V 交流市電變換為AC12V 電壓后加在由D2~D5 組成的橋式整流電路的兩個橋臂端，再經C1 濾波、MC7805 穩壓、C3、C2 高、低頻濾波后得到穩定的DC5V 直流電壓作為整機的工作電源。

　　本電源定時插座的主控MCU 芯片為PIC16F627 單片機。PIC16F 系列單片機優點之一是：

　　端口驅動電流大，每個端口的拉電流或者灌電流均大于20mA，這樣用它的端口驅動能力就可以直接驅動LED 數碼管了，無需在加驅動三極管，使得該插座的硬件電路設計變得十分簡潔。

　　PIC16F627 單片機端口的設置：

　　單片機的RA 有6 個I/O 端口，用RA《5 ：0》

　　表示。本應用中RA0-RA2 設置為輸出端口；其中RA0、RA1 端口分別用于兩個數碼管的“個位”和“十位”的“位碼”驅動，RA2 用于控制三極管Q3 的b 極工作，連帶控制繼電器J1 觸點的閉合與否，進而，控制了定時插座JP1 的AC220V輸出電壓的有無。RA3 端口設置為輸入/ 輸出分時二重復用工作狀態：①作輸入端口時：用作定時插座的“個位定時時間預置調整鍵”;②作輸出端口時：用于驅動LED1 發光二極管做為本定時插座的工作指示燈。在定時插座沒有進入定時輸出供電的情況下，RA3 作為輸入端口，保持了用于設置定時器的個位數碼預置數的設置功能；在插座工作輸出電壓的情況下，RA3 轉換為輸出端口，用于驅動LED1 作為插座的工作指示燈。

　　RA4 端口設置為輸入端口，用于定時時間的十位數值預置調整鍵。RA5 端口為輸入端口，與之相接的按鈕開關S1 為“啟動/ 報警解除按鍵”。

　　RB 端口的設置：電路中PIC16F627 的RB 端口設置為輸出端口。其中RB0-RB6 端口分別用于LED 數碼管的“a-g”7 個“段碼”的驅動，因這里選用的是LG5621BH（紅色）共陽極LED 數碼管，故而，只有當RB0-RB6 端口輸出“低電平”時，LED 數碼管所對應的“a-g”碼段才能被點亮。RB7 端口用于驅動有源蜂鳴器，在RB7端口輸出高電平時，該高電平電壓通過1k 電阻R9 加至三極管Q4 的b 極上，Q4 導通，蜂鳴器鳴響報警。

　　電源定時插座功能：定時插座初始上電時，兩位數碼管顯示值為：“99”，并處于停止走時的待機狀態，其輸出插孔JP1 沒有電壓輸出。要是此時按下個位定時時間數值預置調整鍵S3，則個位數碼管從當前的顯示值減小“1”個數，如，第一次按下S3 并且釋放按鍵后，個位數碼管顯示值由“9”變為“8”，再按一次S3，顯示值變為“7”，……直至顯示值變為“0”，再從“0”回到“9”往復循環顯示。

　　十位定時時間預置調整按鍵S2 功能與S3 相同，只不過每按動S2 一次，并且釋放后，十位數碼管顯示值減小“1”，同樣，顯示值也是從9 → 8 → 7 →…→ 0 → 9 往復循環顯示。S1 為啟動/ 報警解除鍵。

　　當第一次按動S1 按鈕時，定時插座進入工作狀態：

　　RA2 端口輸出高電平，此高電平經過1K 限流電阻R8 加在三極管Q3 基極b 上，Q3 導通，繼電器J1 吸合，J1 的①、④ 觸點閉合，AC220V 交流市電的“火線”L 經繼電器的定、動觸點④、①加至本插座的輸出JP1 的L 端口，從而JP1 插孔輸出AC220V 交流電壓，同時交流電壓輸出指示燈LED2 被點亮，表示插座有AC220V 電壓輸出。

　　同時，定時時間以倒計時的方式開始計時、遞減，定時時間為分鐘，定時時長從數碼管當前的顯示值開始到顯示00 結束。在倒計時的時間范圍內，LED1 工作指示燈開始以2S 的頻率閃爍點亮、熄滅一次，并且每過一分鐘，數碼管的個位顯示值遞減“1”個數；每過10 分鐘，數碼管的十位顯示值減“1”，當數碼管顯示值為“00”時，再過60 秒鐘， 輸出插孔JP1 斷電，AC220V 輸出電壓指示燈LED2 同時熄滅；蜂鳴器開始報警鳴響。

　　在蜂鳴器報警其間內，數碼管始終顯示“00”值不變、LED1 工作指示燈停止閃爍，并且處于常亮狀態。直至再次按下S1 按鍵時蜂鳴器才能停止報警；數碼管顯示值跳回到上一次預置的定時時間的數值上，LED1 熄滅。

　　在倒計器的定時時間范內，S1 ~ S3 按鍵功能均被屏蔽、失效，不能使能。

　　程序設計要點：程序設計包括PIC16F627 初始化程序，主程序，1 分鐘定時中斷子程序，蜂鳴器提示音子程序，查數碼表子程序等組成。

　　本程序設計中，LED1 閃爍點亮速度設置不宜太快或太慢，LED1 閃爍點亮速度太快，會使人看了后心理產生太“忙碌”， 感受心慌，閃爍的太慢又經C1 濾波、MC7805 穩壓、C3、C2 高、低頻濾波后得到穩定的DC5V 直流電壓作為整機的工作電源。

　　本電源定時插座的主控MCU 芯片為PIC16F627 單片機。PIC16F 系列單片機優點之一是：

　　端口驅動電流大，每個端口的拉電流或者灌電流均大于20mA，這樣用它的端口驅動能力就可以直接驅動LED 數碼管了，無需在加驅動三極管，使得該插座的硬件電路設計變得十分簡潔。

　　PIC16F627 單片機端口的設置：

　　單片機的RA 有6 個I/O 端口，用RA《5 ：0》

　　表示。本應用中RA0-RA2 設置為輸出端口；其中RA0、RA1 端口分別用于兩個數碼管的“個位”和“十位”的“位碼”驅動，RA2 用于控制三極管Q3 的b 極工作，連帶控制繼電器J1 觸點的閉合與否，進而，控制了定時插座JP1 的AC220V輸出電壓的有無。RA3 端口設置為輸入/ 輸出分時二重復用工作狀態：①作輸入端口時：用作定時插座的“個位定時時間預置調整鍵”;②作輸出端口時：用于驅動LED1 發光二極管做為本定時插座的工作指示燈。在定時插座沒有進入定時輸出供電的情況下，RA3 作為輸入端口，保持了用于設置定時器的個位數碼預置數的設置功能；在插座工作輸出電壓的情況下，RA3 轉換為輸出端口，用于驅動LED1 作為插座的工作指示燈。

　　RA4 端口設置為輸入端口，用于定時時間的十位數值預置調整鍵。RA5 端口為輸入端口，與之相接的按鈕開關S1 為“啟動/ 報警解除按鍵”。

　　RB 端口的設置：電路中PIC16F627 的RB 端口設置為輸出端口。其中RB0-RB6 端口分別用于LED 數碼管的“a-g”7 個“段碼”的驅動，因這里選用的是LG5621BH（紅色）共陽極LED 數碼管，故而，只有當RB0-RB6 端口輸出“低電平”時，LED 數碼管所對應的“a-g”碼段才能被點亮。RB7 端口用于驅動有源蜂鳴器，在RB7端口輸出高電平時，該高電平電壓通過1k 電阻R9 加至三極管Q4 的b 極上，Q4 導通，蜂鳴器鳴響報警。

　　電源定時插座功能：定時插座初始上電時，兩位數碼管顯示值為：“99”，并處于停止走時的待機狀態，其輸出插孔JP1 沒有電壓輸出。要是此時按下個位定時時間數值預置調整鍵S3，則個位數碼管從當前的顯示值減小“1”個數，如，第一次按下S3 并且釋放按鍵后，個位數碼管顯示值由“9”變為“8”，再按一次S3，顯示值變為“7”，……直至顯示值變為“0”，再從“0”回到“9”往復循環顯示。

　　十位定時時間預置調整按鍵S2 功能與S3 相同，只不過每按動S2 一次，并且釋放后，十位數碼管顯示值減小“1”，同樣，顯示值也是從9 → 8 → 7 →…→ 0 → 9 往復循環顯示。S1 為啟動/ 報警解除鍵。

　　當第一次按動S1 按鈕時，定時插座進入工作狀態：

　　RA2 端口輸出高電平，此高電平經過1K 限流電阻R8 加在三極管Q3 基極b 上，Q3 導通，繼電器J1 吸合，J1 的①、④ 觸點閉合，AC220V 交流市電的“火線”L 經繼電器的定、動觸點④、①加至本插座的輸出JP1 的L 端口，從而JP1 插孔輸出AC220V 交流電壓，同時交流電壓輸出指示燈LED2 被點亮，表示插座有AC220V 電壓輸出。

　　同時，定時時間以倒計時的方式開始計時、遞減，定時時間為分鐘，定時時長從數碼管當前的顯示值開始到顯示00 結束。在倒計時的時間范圍內，LED1 工作指示燈開始以2S 的頻率閃爍點亮、熄滅一次，并且每過一分鐘，數碼管的個位顯示值遞減“1”個數；每過10 分鐘，數碼管的十位顯示值減“1”，當數碼管顯示值為“00”時，再過60 秒鐘， 輸出插孔JP1 斷電，AC220V 輸出電壓指示燈LED2 同時熄滅；蜂鳴器開始報警鳴響。

　　在蜂鳴器報警其間內，數碼管始終顯示“00”值不變、LED1 工作指示燈停止閃爍，并且處于常亮狀態。直至再次按下S1 按鍵時蜂鳴器才能停止報警；數碼管顯示值跳回到上一次預置的定時時間的數值上，LED1 熄滅。

　　在倒計器的定時時間范內，S1 ~ S3 按鍵功能均被屏蔽、失效，不能使能。

　　程序設計要點：程序設計包括PIC16F627 初始化程序，主程序，1 分鐘定時中斷子程序，蜂鳴器提示音子程序，查數碼表子程序等組成。

　　本程序設計中，LED1 閃爍點亮速度設置不宜太快或太慢，LED1 閃爍點亮速度太快，會使人看了后心理產生太“忙碌”， 感受心慌，閃爍的太慢又會使人疑惑定時插座是否在走動、工作，以每2S鐘的頻率點亮、熄滅一次為妥。另外電路中增加了LED2 作為AC220V 輸出電源指示燈，當定時插座工作時，LED2 點亮，表示JP1 插孔有AC220V電壓輸出；LED2 熄滅則表示電源JP1 插孔無AC220V 電壓輸出，以示確認插孔有否AC 電壓輸出。

　　PIC16F627 單片機初始化程序如下。

　　;*****【PIC16F627 初始化程序】***************

　　START

　　BCF STATUS，6

　　BSF STATUS，5

　　; 置STAUUS 寄存器的RP1=0，RPO=1

　　MOVLW 0

　　MOVWF TRISB

　　; 設B 口為輸出

　　MOVLW 0F8H

　　MOVWF TRISA

　　; 設A 口的R2-R0 位為輸出

　　; 設A 口的R5-R3 位為輸入

　　MOVLW 07H

　　MOVWF OPTION_REG

　　; 設置選項寄存器分頻器：TMR0

　　; 分頻比值設為：1 ：256

　　BCF STATUS，5

　　MOVLW 07H

　　MOVWF CMCON

　　; 置數07H 到CMCON

　　; 關閉16F627 內部比較器

　　MOVLW 0

　　MOVWF PORTB

　　; 清B 口

　　;---------- 以下為開中斷設置--------

　　MOVLW 0A0H

　　MOVWF INTCON

　　; 開TMR0 中斷使能位

　　; 和全局中斷使能位

　　BCF INTCON，T0IF

　　MOVLW TMR0_B

　　; 清TMR0 中斷標志為

　　MOVWF TMR0

　　; 向TMR0 賦初值

　　; 并啟動TMR0 定時器

　　;*******【初始化程序結束】*********************

　　程序設計流程模塊，主程序框圖如圖2 所示。

　　圖2 主程序流程框圖

　　1 分鐘定時中斷子程序流程圖如圖3 所示。

　　圖2 1 分鐘定時中斷子程序流程圖

　　數碼管顯示子程序流程圖如4 所示。

　　圖4 數碼管顯示子程序流程

　　按鍵提示音子程序段如下，供參考。

　　;------ 按鍵提示音子程序開始-----;

　　FMQ

　　; 蜂鳴器提示音子程序

　　BSF PORTB，7

　　;RB《7》 端口輸出“高電平”，使Q4 導通，蜂鳴器LS1 鳴響。

　　CALL DELAY_0.2S

　　; 調用0.2S 延時子程序，讓蜂鳴器響0.2S.

　　BCF PORTB，7

　　;RB《7》 輸出“低電平”，讓Q4 截止，蜂鳴器關閉

　　RETURN

　　; 蜂鳴器子程序返回。

　　;----- 按鍵提示音子程序結束------;

　　程序設計要點：1） 本定時器使用了PIC16F627 的一個定時器模塊TMI0，并用TMI0 做了50mS 定時中斷，再用寄存器“遞減、判零”語句：

　　“DECFSZ F”判斷20×60 次中斷到了與否來確定顯示1 分鐘時間的界限，1 分鐘未到，繼續顯示當前的數碼值，1 分鐘到了，從當前顯示的數碼值減“1”后在顯示1 分鐘……，這樣：每過1 分鐘數碼管個位顯示值就減“1”，每過10 分鐘，十位數碼管顯示值就減“1”，直到兩位數碼管的顯示值減到“00”為止。2）定時器如何區分：預置顯示程序和定時工作顯示程序。在此程序設計中是用了一個寄存器的標志位加以區分的，標志位為“0”，執行預置顯示程序；標志位為“1”，執行定時器工做程序。

　　3）按鍵的防抖動問題，機械按鍵在按下和抬起的瞬間均存在著多次接通與斷開的情況，加之單片機執行程序的速度非常之快，即在瞬間（1μS 時間內）即可檢測到開關的閉合與斷開的狀態，故而，必須要做好S1-S3 按鍵開關的防抖問題，防抖使用軟件來解決，具體方法是在按鍵按下和抬起的過程中均加有延時程序，一般延時時間取10mS 左右為宜，這樣即解決了按鍵的防抖問題，又不至于讓人感覺按鍵反映的速度太慢。4）調用顯示查表程序，用查表法作數碼管的數碼值顯示是程序設計中慣用的手段之一，它可使軟、硬件設計變得更加的簡潔、易懂。但本定時器設計中把數碼管的小數點位用作了“工作指示燈”，又由于數碼管采用的是“動態掃描”的方法點亮工作的，查表碼會發生了變化。以下列出了本項目此共陽極數碼所用的查表程序的碼表見表1.

　　表1

　　如將碼表的值“顛倒”書寫：RETLW 0X40 寫在最前面；RETLW 0X10 寫在最后面，則本定時插座就變成了“正”定時插座了。

　　程序在總體設計上是以模塊化為主，這樣讀起來思路較易清晰，流程更加明確。

　　元器件選擇：電路中電源變壓器T1 要選用功率大于3W、次級輸出電壓為AC12V ~ AC15V 的變壓器，這樣才能保證在繼電器工作時不至于使T1次級輸出的DC 電壓降的太低而影響單片機的正常工作。LS1 選擇5V 有源蜂鳴器。J1 也可以選擇其它型號的產品，J1 線圈工作電壓高，其工作電流就小，對電路電壓降低值影響就小，J1 觸點電流應選擇大于10A 為宜，避免該定時插座在帶動大的交流負載時觸點被燒蝕的可能性。數碼管選用2 位一體近日筆者發現，一些人在農村的街頭巷尾、集貿市場高聲叫賣“高效電子節能器”。據商販宣稱：這種高科技產品獲得國家專利，每只可帶負載1500~3000W.價格便宜，一個只有十塊錢，一般的家庭用1 個就行了，如果家里的電器多的可多買。好用且使用方便，買回家后，只需將電子節能器的兩腳插頭插在家中任意兩眼插座上，即可節電30~50%，甚至更多。

　　為了讓圍觀者相信該電子節能器的節電效果，商販還在現場做演示。演示的方法是：把100W 的燈泡接在一個電表上，接通電源后，電表飛快地轉動。

　　然后商販又把“電子節能器”插在事先準備好的插座上，電表鋁盤轉速立即慢了一半還多。一些村民親眼看了后，對電子節能器能節電的效果深信不疑。

　　紛紛索要產品介紹，使用說明書，詢問使用方法，許多人解囊掏錢購買。這種“電子節能器”真的能節電嗎？

　　為弄個究竟，筆者買回一只電子節能器進行了作 者街頭叫賣的“電子節能器”能節電嗎？

　　馬祥琴化的共陽極數碼管。晶振選用4MHz 的。

　　安裝、制作、調試時要注意：由于電路中有AC220V 電壓接入，建議定時插座在調試階段暫時不接插座JP1 的AC220V 電壓，以策人身安全。待程序調試通過后在將AC220V 電壓接通，保證整機的調試階段是在安全電壓下進行的。電路中元件沒有特殊要求，保證安裝、焊接的正確性就可以了，PIC16F627 芯片要裝在IC 插座中，以便于隨時取下重新燒寫程序。

　　程序燒寫：文章附帶的（。hex）文件讀者可直接用來將其燒錄到PIC16F627 芯片中。燒寫程序中一定要注意編程器的“配置位”設置，它在PIC 單片機中起到舉足輕重的作用，萬萬不可忽視。

　　性能分析：

　　本定時插座1 小時產生的時間誤差約8S，這個定時插座定時精準度不高是數碼管“動態顯示”和 TMI0 中斷相互影響，TMI0 溢出時要等程序做完才發生中斷，就會有延遲誤差，對于我們日常生活中一般使用，其定時的精度也算是足夠高的了。