CN217935592U - 一种停电记忆型计数继电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种停电记忆型计数继电器，包括电源回路、计数回路、功能设定回路、计数数值设定回路、计数信号输入回路、复位回路、电压比较回路、数据存储回路、显示回路、输出回路。计数模块采用通用单片机替代专用大规模集成电路，外部线路简单，通过三个拨动开关对计数继电器的功能进行设定，具有加、减计数，停电保持，高频、低频输入等多种功能于一体，显示部分采用四位数码管。因此该计数继电器的通用性、可靠性和精确性大幅提高，大大节省了生产厂商的人工及物料费用，提高了计数继电器的生产效率和成品率。

Description

一种停电记忆型计数继电器

技术领域

本实用新型属于继电器领域，具体涉及一种停电记忆型计数继电器。

背景技术

数字式计数继电器适用于交流50/60Hz，电压至220V或直流电压至48V的自动控制系统，按预置的数字接通或分断电路。数字式计数继电器采用单片机电路或高性能的计数芯片，具有计数范围宽，正/倒计数，多种计数方式和计数信号输入，计数性能稳定、可靠等优点、广泛应用于工业自动化控制中。

现在各大厂商生产的数字式计数继电器内部电路比较复杂，不同功能机器的线路板和元器件无法实现通用，因此生产过程比较繁琐，生产和维护成本较高，机器的通用性和可靠性上也存在许多不足之处。

由于现在各大厂商生产的停电记忆型计数继电器的计数芯片采用了专用大规模集成电路，这些专用集成电路多为国内厂商为了达到基本功能所各自研发生产的专用芯片，技术标准不统一，芯片的可靠性和稳定性较差。

采用专用集成电路的停电记忆型计数继电器的电路振荡频率部分由集成电路内部电路和外部的电容、晶体振荡器组成，由于集成电路的生产工艺会造成不同批次内部振荡频率部分的电路存在差异，所以生产商只能通过调整集成电路外部的电容和晶体振荡器来解决振荡频率不一致问题，这就必然造成振荡频率精确性差的问题。

采用专用集成电路的停电记忆型计数继电器由于成本考虑，无法做到集成加、减计数，停电保持，高频、低频计数等多种功能于一体，不同功能的机器需要不同的芯片和外围元器件来实现，因此机器的组件板无法实现通用，这样必然会降低生产效率，提高人工及物料费用。

为了适应生产厂商对数字式计数继电器的低成本、高可靠性、高精确性等要求及提高生产效率和成品率，降低生产及维护成本，对现有的数字式计数继电器进行重新设计具有重要的实用意义和商业价值。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种停电记忆型计数继电器，该继电器的可靠性和精确性大幅提高，能够节省生产厂商的人工及物料费用，提高生产效率。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种停电记忆型计数继电器，包括：

功能设定回路，用于对停电记忆型计数继电器的工作方式进行设定，该停电记忆型计数继电器的工作方式包括：加计数或减计数，停电保持，高频或低频输入；

计数信号输入回路，用于将外部触点或无触点输入信号转换为停电记忆型计数继电器可识别的电平信号，触发计数回路进行计数；

复位回路，用于将外部触点或无触点输入信号转换为停电记忆型计数继电器可识别的电平信号，触发停电记忆型计数继电器进行复位清零；

数据存储回路，用于实时的读取计数回路的计数值并对该数值进行存储，当计数回路需要时，将最后一次存储的计数值传输回计数回路；

计数回路，首先通过功能设定回路的电平信号来确定该停电记忆型计数继电器的工作方式，接收到计数信号输入回路的触发信号后开始计数，计数结束后通过输出端口为输出回路输出相应的电平触发信号；当接收到复位回路的触发信号后进行复位清零；当开启停电保持功能时，从数据存储回路传输回的计数值开始继续计数；

计数数值设定回路，通过四组8421拨码开关的不同设定值来实现从个位到千位的具体计数数值；

显示回路，将停电记忆型计数继电器的工作状态通过四位八段数码管实时的显示给用户；

输出回路，用于读取计数回路中的计数信号，若读取到计数结束的信号则控制内部瞬动继电器进行动作；

电压比较回路，通过电压比较芯片产生数据存储回路所需的时钟信号；

电源回路，用于将输入的交流电压通过降压整流为所需的直流电压为上述所有回路供电。

所述计数回路包括单片机IC2，单片机IC2采用高速CMOS工艺制造的8位单片机EM78P447，电容C3、C6和晶振Y1与单片机IC2的OSCI和OSCO端口组成外部振荡电路，VDD端口为电源引脚，接直流5V电压，/RESET端口为复位端口，通过上拉电阻R2接直流5V电压，Vss端口为接地引脚，TCC端口为施密特触发输入引脚，Vss端口和TCC端口接直流电源地；

所述功能设定回路由电阻R18~R20、拨动开关S1~S3和单片机IC2的P60~P62端口组成，当拨动开关S1断开，直流5V电压经过上拉电阻R18将高电平输入单片机IC2的端口P62，单片机IC2将计数方式设定为按加法方式进行计数；当拨动开关S1闭合，端口P62接地，单片机IC2将计数方式设定为按减法方式进行计数；当拨动开关S2断开，直流5V电压经过上拉电阻R19将高电平输入单片机IC2的端口P61，单片机IC2将计数频率设定为1000Hz；当拨动开关S2闭合，端口P61接地，单片机IC2将计数频率设定为30Hz；当拨动开关S3断开，直流5V电压经过上拉电阻R20将高电平输入单片机IC2的端口P60，单片机IC2将停电记忆型计数继电器设定为带停电保持功能；当拨动开关S3闭合，端口P60接地，单片机IC2取消停电记忆型计数继电器的停电保持功能。

所述电压比较回路由电压比较芯片IC3、电阻R16、R17、R24、可变电阻R23、数据存储芯片IC1的SCL端口、单片机IC2的P63端口组成；电压比较芯片IC3采用单电压比较器LM397，电阻R16和可变电阻R23组成电压比较芯片IC3的同向输入引脚的分压电路，电阻R17、R24和单片机IC2的P63端口组成电压比较芯片IC3的反向输入引脚的分压电路，停电记忆型计数继电器工作期间单片机IC2的P63端口输出不同的电平到电压比较芯片IC3的反向输入引脚，驱动电压比较芯片IC3的OUT端输出数据存储芯片IC1的SCL端口所需的时钟信号；

所述数据存储回路由数据存储芯片IC1、电压比较芯片 IC3的OUT端口、电阻R21、R22、单片机IC2的P64端口组成；数据存储芯片IC1采用具有I²C总线接口的E²PROM芯片24C01A，数据存储芯片IC1的SCL为串行时钟输入管脚，连接到电压比较芯片 IC3的OUT端口，用于接收数据传输所需的时钟信号；数据存储芯片IC1的SDA为双向数据传输管脚，连接到单片机IC2的P64端口，用于和单片机IC2传输停电记忆型计数继电器的计数值，当停电记忆型计数继电器计数过程中，数据存储芯片IC1接收单片机IC2的即时计数值并进行存储；当停电记忆型计数继电器出现意外停机或关机后重新上电时，数据存储芯片IC1将停机前存储的计数数值传输回单片机IC2，停电记忆型计数继电器将从该计数数值开始继续往下计数。

所述计数信号输入回路由光电耦合器U1、电阻R29、R30、电容C8、单片机IC2的P65端口、接线端子P1、P2组成；接线端子P1和P2之间接外部触点或无触点信号；当外部无计数信号输入时，接线端子P1和P2之间断开，光电耦合器U1断开，5V直流电压通过上拉电阻R30接到单片机IC2的P65端口，单片机IC2的P65端口输入高电平，停电记忆型计数继电器不工作；当外部有计数信号输入时，接线端子P1和P2之间导通，15V直流电压通过上拉电阻R29接到光电耦合器U1，驱动光电耦合器U1导通，单片机IC2的P65端口接地，停电记忆型计数继电器开始计数；电容C8为滤波电容。

所述复位回路由光电耦合器U2、按钮开关S4、电阻R31、R32、电容C7、单片机IC2的/INT端口、接线端子P3、P4组成；接线端子P3和P4之间接外部触点或无触点信号；当按钮开关S4断开或外部无复位信号输入时，接线端子P3和P4之间断开，光电耦合器U2断开，5V直流电压通过上拉电阻R32接到单片机IC2的/INT端口，单片机IC2的/INT端口输入高电平，停电记忆型计数继电器不复位；当按钮开关S4接通或外部有复位信号输入时，接线端子P3和P4之间导通，15V直流电压通过上拉电阻R31接到光电耦合器U2，驱动光电耦合器U2导通，单片机IC2的/INT端口接地，停电记忆型计数继电器复位清零；电容C7为滤波电容。

所述计数数值设定回路由电阻R25~R28、8421拨码开关KY1~KY4、二极管D2~D17和单片机IC2的P70~P73端口组成；计数数值设定回路的千位由电阻R25、8421拨码开关KY1、二极管D2~D5和单片机IC2的P73端口组成；计数数值设定回路的百位由电阻R26、8421拨码开关KY2、二极管D6~D9和单片机IC2的P72端口组成；计数数值设定回路的十位由电阻R27、8421拨码开关KY3、二极管D10~D13和单片机IC2的P71端口组成；计数数值设定回路的个位由电阻R28、8421拨码开关KY4、二极管D14~D17和单片机IC2的P70端口组成；拨码开关KY1~KY4分别用0000~1001一共十种电平来实现计数继电器个位到千位上计数数值的0~9；电阻R25~R28为拨码开关的偏置电阻，拨码开关KY1~KY4通过这四个偏置电阻接地；0000~1001这十种电平与数字0~9的对应关系为0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001分别对应0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。

所述输出回路由瞬动继电器K1A、二极管D1、电阻R1、R7、R15、电容C1、C5、三极管Q5和单片机IC2的P66端口组成；停电记忆型计数继电器上电后，单片机IC2的P66端口输出低电平，瞬动继电器K1A的线圈处于释放状态；加法计数值到达设定值或减法计数值到达0时，单片机IC2的P66端口输出高电平，通过电阻R7驱动三极管Q5导通，瞬动继电器K1A的线圈吸合，触点状态转换；电阻R7为三极管Q5的基极限流电阻，电阻R15为下拉电阻，保证在低电平或高阻态时三极管Q5的可靠关断，电容C5为滤波电容，提高抗干扰能力，二极管D1为续流二极管，吸收瞬动继电器K1A断电时线圈产生的感应电动势，从而保护电路中的其它元器件的安全，电容C1和电阻R1起吸收作用，防止瞬动继电器K1A断开瞬间反向电压击坏触点。

所述电源回路采用交流220V输入，经过变压器T1降压为交流15V和5V电压，整流桥B1对交流15V电压进行桥式全波整流，电容C2对整流后的电压滤波输出15V直流电压，整流桥B2对交流5V电压进行桥式全波整流，电容C4对整流后的电压滤波输出5V直流电压，直流15V和5V电压为其它回路供电。

所述显示回路由1个四位八段数码管DS1和电阻R3~R6、R8~R14、三极管Q1~Q4、单片机IC2的P50~P53、P70~P76端口组成；数码管DS1的a~g的七个段位输入端口分别通过电阻R8~R14接到单片机IC2的P70~P76端口，用于显示停电记忆型计数继电器的四位计数数值0000~9999；数码管DS1的位输入端口1~4分别连接NPN型三极管Q1~Q4的集电极，三极管Q1~Q4的基极分别通过电阻R3~R6接到单片机IC2的P50~P53端口，用于点亮停电记忆型计数继电器的计数位，当停电记忆型计数继电器计数到哪一位时，单片机IC2对应的端口输出高电平，开通对应的三极管，点亮对应的数码管计数位。

相对于现有技术，本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供的停电记忆型计数继电器，计数模块采用通用单片机替代专用大规模集成电路，外部线路简单，通过三个拨动开关对计数继电器的功能进行设定，具有加、减计数，停电保持，高频、低频输入等多种功能于一体，显示部分采用四位数码管。因此该计数继电器的通用性、可靠性和精确性大幅提高，大大节省了生产厂商的人工及物料费用，提高了计数继电器的生产效率和成品率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的停电记忆型计数继电器的模块示意图；

图2为本实用新型的停电记忆型计数继电器的电路原理图；

图3为本实用新型的停电记忆型计数继电器中电源回路的电路原理图；

图4为本实用新型的停电记忆型计数继电器中计数回路的电路原理图；

图5为本实用新型的停电记忆型计数继电器中功能设定回路的电路原理图；

图6为本实用新型的停电记忆型计数继电器中电压比较回路的电路原理图；

图7为本实用新型的停电记忆型计数继电器中数据存储回路的电路原理图；

图8为本实用新型的停电记忆型计数继电器中计数信号输入回路的电路原理图；

图9为本实用新型的停电记忆型计数继电器中复位回路的电路原理图；

图10为本实用新型的停电记忆型计数继电器中计数数值设定回路的电路原理图；

图11为本实用新型的停电记忆型计数继电器中显示回路的电路原理图；

图12为本实用新型的停电记忆型计数继电器中输出回路的电路原理图；

图13为本实用新型的停电记忆型计数继电器的外形图；

图14和图15为本实用新型的停电记忆型计数继电器的工作流程图；

图16为本实用新型的停电记忆型计数继电器的清零中断子程序工作流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1、图2所示，本实用新型提供的停电记忆型计数继电器（以下简称计数继电器）主要包括电源回路、计数回路、功能设定回路、计数数值设定回路、计数信号输入回路、复位回路、电压比较回路、数据存储回路、显示回路、输出回路。其中：

电源回路是将输入的交流电压通过降压整流为所需的直流电压为后续其它回路供电。

计数回路以单片机为核心，首先通过功能设定回路的电平信号来确定该计数继电器的工作方式。计数结束后通过输出端口为输出回路输出相应的电平触发信号。

功能设定回路通过三个拨动开关来对计数继电器的工作方式进行设定，该计数继电器的工作方式包括：加计数或减计数，停电保持，高频或低频输入。

计数数值设定回路是通过设定四组8421拨码开关的不同设定值来实现从个位到千位的具体计数数值。

计数信号输入回路是将外部触点或无触点输入信号转换为计数继电器可识别的电平信号，触发计数继电器进行计数。

复位回路是将外部触点或无触点输入信号转换为计数继电器可识别的电平信号，触发计数继电器进行复位清零。

电压比较回路通过电压比较芯片产生数据存储回路所需的时钟信号。

数据存储回路实时的读取计数回路的计数值并对该数值进行存储，当计数回路需要时，将最后一次存储的计数值传输回计数回路。

显示回路是将计数继电器的工作状态通过四位八段数码管实时的显示给用户，方便用户掌握该计数继电器的具体工作状态。

输出回路读取计数回路中的计数信号，若读取到计数结束的信号则控制内部瞬动继电器进行动作。

如图2、图3所示，电源回路采用交流220V输入，经过变压器T1降压为交流15V和5V电压。整流桥B1对交流15V电压进行桥式全波整流，电容C2对整流后的电压滤波输出15V直流电压。整流桥B2对交流5V电压进行桥式全波整流，电容C4对整流后的电压滤波输出5V直流电压。直流15V和5V电压为其它回路供电。

如图2、图4所示，计数回路由单片机IC2和其它外围电子元器件组成。单片机IC2采用高速CMOS工艺制造的8位单片机EM78P447，该单片机具有编程简单、速度快、功耗低、成本低等优点。电容C3、C6和晶振Y1与单片机IC2的OSCI和OSCO端口组成外部振荡电路。VDD端口为电源引脚，接直流5V电压。/RESET端口为复位端口，通过上拉电阻R2接直流5V电压。Vss端口为接地引脚，TCC端口为施密特触发输入引脚，Vss端口和TCC端口接直流电源地。

如图2、图5所示，功能设定回路由电阻R18~R20、拨动开关S1~S3和单片机IC2的P60~P62端口组成。当拨动开关S1断开，直流5V电压经过上拉电阻R18将高电平输入端口P62，单片机IC2内部程序将计数方式设定为按加法方式进行计数；当拨动开关S1闭合，端口P62接地（即低电平），单片机IC2内部程序将计数方式设定为按减法方式进行计数。当拨动开关S2断开，直流5V电压经过上拉电阻R19将高电平输入端口P61，单片机IC2内部程序将计数频率设定为1000Hz；当拨动开关S2闭合，端口P61接地（即低电平），单片机IC2内部程序将计数频率设定为30Hz。当拨动开关S3断开，直流5V电压经过上拉电阻R20将高电平输入端口P60，单片机IC2内部程序将计数继电器设定为带停电保持功能；当拨动开关S3闭合，端口P60接地（即低电平），单片机IC2内部程序取消计数继电器的停电保持功能。

如图2、图6所示，电压比较回路由电压比较芯片IC3、电阻R16、R17、R24、可变电阻R23、数据存储芯片IC1的SCL端口、单片机IC2的P63端口组成。电压比较芯片IC3采用具有输入共模包括地电位的单电压比较器LM397，由于LM397采用迟滞比较法，因此输出电平稳定。电阻R16和可变电阻R23组成电压比较芯片IC3的同向输入引脚Vin+的分压电路，电阻R17、R24和单片机IC2的P63端口组成电压比较芯片IC3的反向输入引脚Vin-的分压电路，计数继电器工作期间单片机IC2的P63端口连续输出高低电平到电压比较芯片IC3的反向输入引脚，驱动电压比较芯片IC3的OUT端输出连续的时钟信号到数据存储芯片IC1的SCL端口。当单片机IC2的P63端口输出高电平时，电压比较芯片IC3的Vin-端口电压< Vin+端口电压，电压比较芯片IC3的OUT端口输出高电平；当单片机IC2的P63端口输出低电平时，电压比较芯片IC3的Vin-端口电压> Vin+端口电压，电压比较芯片IC3的OUT端口输出低电平。单片机IC2的P63脚以数据存储芯片IC1的SCL端口所需的时钟信号频率变换输出高低电平，电压比较芯片IC3的OUT端口输出连续的时钟信号提供给数据存储芯片IC1的SCL端口。

如图2、图7所示，数据存储回路由数据存储芯片IC1（型号：串行EEPROM芯片）、电压比较芯片 IC3的OUT端口、电阻R21、R22、单片机IC2的P64端口组成。数据存储芯片IC1采用具有I²C总线接口的E²PROM芯片24C01A，优点是硬件电路简单、数据保存时间长、重复擦写次数多等。数据存储芯片IC1的SCL为串行时钟输入管脚，连接到电压比较芯片 IC3的OUT端口，用于接收数据传输所需的时钟信号。数据存储芯片IC1的SDA为双向数据传输管脚，连接到单片机IC2的P64端口，用于和单片机IC2传输计数继电器的计数值，当计数继电器计数过程中，数据存储芯片IC1接收单片机IC2的即时计数值并进行存储；当计数继电器出现意外停机或关机后重新上电时，数据存储芯片IC1将停机前存储的计数数值传输回单片机IC2，计数继电器将从该计数数值开始继续往下计数。

如图2、图8所示，计数信号输入回路由光电耦合器U1、电阻R29、R30、电容C8、单片机IC2的P65端口、接线端子P1、P2组成。接线端子P1接计数继电器底座4脚，P2接计数继电器底座1脚，计数继电器1脚和4脚之间接外部触点或无触点信号。当外部无计数信号输入时，接线端子P1和P2之间断开，光电耦合器U1断开，5V直流电压通过上拉电阻R30接到单片机IC2的P65端口，单片机IC2的P65端口输入高电平，单片机IC2内部程序判定无计数信号输入，计数继电器不工作；当外部有计数信号输入时，接线端子P1和P2之间导通，15V直流电压通过上拉电阻R29接到光电耦合器U1，驱动光电耦合器U1导通，单片机IC2的P65端口接地（即低电平），单片机IC2内部程序开始运行计数程序，计数继电器开始计数。电容C8为滤波电容。

如图2、图9所示，复位回路由光电耦合器U2、按钮开关S4、电阻R31、R32、电容C7、单片机IC2的/INT端口、接线端子P3、P4组成。接线端子P3接计数继电器底座3脚，P4接计数继电器底座1脚，计数继电器1脚和3脚之间接外部触点或无触点信号。当按钮开关S4断开或外部无复位信号输入时，接线端子P3和P4之间断开，光电耦合器U2断开，5V直流电压通过上拉电阻R32接到单片机IC2的/INT端口，单片机IC2的/INT端口输入高电平，单片机IC2内部程序判定无复位信号输入，计数继电器不复位；当按钮开关S4接通或外部有复位信号输入时，接线端子P3和P4之间导通，15V直流电压通过上拉电阻R31接到光电耦合器U2，驱动光电耦合器U2导通，单片机IC2的/INT端口接地（即低电平），单片机IC2内部程序运行计数器清零中断子程序，计数继电器复位清零。电容C7为滤波电容。

如图2、图10所示，计数数值设定回路由电阻R25~R28、8421拨码开关KY1~KY4、二极管D2~D17和单片机IC2的P70~P73端口组成。计数数值设定回路的千位由电阻R25、8421拨码开关KY1、二极管D2~D5和单片机IC2的P73端口组成；计数数值设定回路的百位由电阻R26、8421拨码开关KY2、二极管D6~D9和单片机IC2的P72端口组成；计数数值设定回路的十位由电阻R27、8421拨码开关KY3、二极管D10~D13和单片机IC2的P71端口组成；计数数值设定回路的个位由电阻R28、8421拨码开关KY4、二极管D14~D17和单片机IC2的P70端口组成；此时单片机IC2的P70~P73端口作为数据输入端口，通过读取四个拨码开关的电平值与单片机IC2内部程序的设定值进行比较来设定不同计数数值，拨码开关KY1~KY4分别用0000~1001一共十种电平来实现计数继电器个位到千位上计数数值的0~9。电阻R25~R28为拨码开关的偏置电阻，拨码开关KY1~KY4通过这四个偏置电阻接地。0000~1001这十种电平与数字0~9的对应关系为0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001分别对应0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。

如图2、图11所示，显示回路由1个四位八段数码管DS1和电阻R3~R6、R8~R14、三极管Q1~Q4、单片机IC2的P50~P53、P70~P76端口组成。数码管DS1的a~g的七个段位输入端口分别通过电阻R14~R8接到单片机IC2的P70~P76端口，用于显示计数继电器的四位计数数值0000~9999；数码管的位输入端口1~4分别连接NPN型三极管Q1~Q4的集电极，三极管Q1~Q4的基极分别通过电阻R3~R6接到单片机IC2的P53~P50端口，用于点亮计数继电器的计数位，当计数继电器计数到哪一位时，单片机IC2对应的端口输出高电平，开通对应的三极管，点亮对应的数码管计数位，其它位熄灭。

如图2、图12所示，输出回路由瞬动继电器K1A、二极管D1、电阻R1、R7、R15、电容C1、C5、三极管Q5和单片机IC2的P66端口组成。计数继电器上电后，单片机IC2的P66端口输出低电平，瞬动继电器K1A的线圈处于释放状态；加法计数值到达设定值或减法计数值到达0时，单片机IC2的P66端口输出高电平，通过电阻R7驱动三极管Q5导通，瞬动继电器K1A的线圈吸合，触点状态转换。电阻R7为三极管Q5的基极限流电阻，电阻R15为下拉电阻，保证在低电平或高阻态时三极管Q5的可靠关断，电容C5为滤波电容，提高抗干扰能力。二极管D1为续流二极管，作用是吸收瞬动继电器K1A断电时线圈产生的感应电动势，从而保护电路中的其它元器件的安全，电容C1和电阻R1主要是吸收作用，防止瞬动继电器K1A断开瞬间反向电压击坏触点。

如图13所示，本实用新型提供的停电记忆型计数继电器的外形为矩形，外壳1由ABS塑料制成，显示单元2、设置单元3和4在外壳1的端面上。显示单元2采用四位八段数码管显示，实时显示停电记忆型计数继电器当前的计数状态。设置单元3采用四位8421拨码开关，用户可以通过设置单元3设置停电记忆型计数继电器的计数数值。设置单元4由三位拨动开关和一位按钮开关组成，用户通过上面三位拨动开关可以设置停电记忆型计数继电器的加法或减法计数，高频1000Hz或低频30Hz计数、开启或关闭停电保持功能，通过下面一位按钮开关可以对停电记忆型计数继电器进行复位清零。

本实用新型的停电记忆型计数继电器的工作流程如图14、图15所示。计数继电器通电后，电源回路为其他所有回路供电，用户根据自身需要对计数继电器的功能进行设定，单片机IC2内部程序读取功能设定回路的设定值并对计数继电器的功能进行相应的设置。当拨动开关S3断开，功能设定回路将高电平输入单片机IC2的端口P60，单片机IC2内部程序将计数继电器设定为带停电保持功能。功能设置完成后，数据存储回路中的数据存储芯片IC1将停机前存储的计数值传输回计数回路中的单片机IC2并将该计数值存入单片机IC2的内部数据存储器，然后单片机IC2 的P70~P73端口读取KY1~KY4四个拨码开关的设定值作为计数继电器个位到千位上的计数设定值并将该计数设定值存储到单片机IC2的内部数据存储器。当计数继电器1脚和4脚之间接入外部触点或无触点信号时，计数信号输入回路输出低电平到计数回路中单片机IC2的P65端口，触发单片机IC2内部程序从数据存储回路中读取的计数值开始进行高频或低频计数，并将实时的计数值传输到数据存储回路进行存储，同时通过显示回路对计数值进行实时显示。若功能设定回路中设定的是加计数，则单片机IC2内部程序将实时的计数值与单片机IC2的内部数据存储器中的计数设定值进行比较，当两者相等时，则停止计时；若功能设定回路中设定的是减计数，则单片机IC2内部程序将实时的计数值与0进行比较，当两者相等时，则停止计时。此时计数回路中单片机IC2的P66端口向输出回路输出高电平，触发瞬动继电器K1A的线圈吸合，触点状态进行转换。

当拨动开关S3闭合，功能设定回路将低电平输入单片机IC2的端口P60，单片机IC2内部程序将计数继电器设定为取消停电保持功能。单片机IC2 的P70~P73端口读取KY1~KY4四个拨码开关的设定值作为计数继电器个位到千位上的计数设定值并将该计数设定值存储到单片机IC2的内部数据存储器。当计数继电器1脚和4脚之间接入外部触点或无触点信号时，计数信号输入回路输出低电平到计数回路中单片机IC2的P65端口，触发单片机IC2内部程序进行高频或低频计数，并通过显示回路对计数值进行实时显示。若功能设定回路中设定的是加计数，则单片机IC2内部程序从0开始加计数，并将实时的计数数值与单片机IC2的内部数据存储器中的计数设定值进行比较，当两者相等时，则停止计时；若功能设定回路中设定的是减计数，则单片机IC2内部程序从单片机IC2的内部数据存储器中的计数设定值开始减计数，并将实时的计数值与0进行比较，当两者相等时，则停止计时。此时计数回路中单片机IC2的P66端口向输出回路输出高电平，触发瞬动继电器K1A的线圈吸合，触点状态进行转换。

本实用新型的停电记忆型计数继电器的清零中断子程序工作流程如图16所示，当计数继电器需要清零重新计数时，在计数继电器1脚和3脚之间接入外部触点或无触点信号，复位回路输出低电平到计数回路中单片机IC2的/INT端口，触发计数回路中的清零中断子程序对计数继电器复位清零，复位清零完成后中断返回。

由于现在各大厂商生产的停电记忆型计数继电器的计数芯片采用了专用大规模集成电路，这些专用集成电路多为国内厂商为了达到基本功能所各自研发生产的专用芯片，技术标准不统一，芯片的可靠性和稳定性较差。而本申请所用的计数芯片采用中国台湾义隆生产的EM78P447单片机，该单片机采用高速CMOS工艺制造，具有编程简单、速度快、功耗低、成本低等优点，且经过多年的用户使用检验，稳定性和可靠性都很高。

采用专用集成电路的停电记忆型计数继电器的电路振荡频率部分由集成电路内部电路和外部的电容、晶体振荡器组成，由于集成电路的生产工艺会造成不同批次内部振荡频率部分的电路存在差异，所以生产商只能通过调整集成电路外部的电容和晶体振荡器来解决振荡频率不一致问题，这就必然造成振荡频率精确性差的问题。而本申请因为采用了单片机EM78P447作为计数模块电路振荡频率由单片机内部程序和外部的电容、晶体振荡器组成，因此振荡频率的的精确性得到大幅提高，计数的精确性大大高于采用专用集成电路的机器。

采用专用集成电路的停电记忆型计数继电器由于成本考虑，无法做到集成加、减计数，停电保持，高频、低频计数等多种功能于一体，不同功能的机器需要不同的芯片和外围元器件来实现，因此机器的组件板无法实现通用，这样必然会降低生产效率，提高人工及物料费用。而本申请因为采用了单片机EM78P447作为计数模块，通过内部程序实现了加、减计数，停电保持，高频、低频计数等功能，用户只需通过机器面板上的三个拨动开关就能对不同功能进行切换，不同功能的机器可以使用一套组件板和元器件，因此大大节省了生产厂商的人工及物料费用，提高了生产效率。

需要说明的是，本实用新型中并不涉及对单片机内部程序的改进，上述功能及效果的实现需要的相关设置及操作均属于本领域的常规操作，本领域技术人员在仔细阅读本实用新型的申请文件后均可实施。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种停电记忆型计数继电器，其特征在于，包括：

功能设定回路，用于对停电记忆型计数继电器的工作方式进行设定，该停电记忆型计数继电器的工作方式包括：加计数或减计数，停电保持，高频或低频输入；

计数信号输入回路，用于将外部触点或无触点输入信号转换为停电记忆型计数继电器可识别的电平信号，触发计数回路进行计数；

复位回路，用于将外部触点或无触点输入信号转换为停电记忆型计数继电器可识别的电平信号，触发停电记忆型计数继电器进行复位清零；

数据存储回路，用于实时的读取计数回路的计数值并对该数值进行存储，当计数回路需要时，将最后一次存储的计数值传输回计数回路；

计数回路，首先通过功能设定回路的电平信号来确定该停电记忆型计数继电器的工作方式，接收到计数信号输入回路的触发信号后开始计数，计数结束后通过输出端口为输出回路输出相应的电平触发信号；当接收到复位回路的触发信号后进行复位清零；当开启停电保持功能时，从数据存储回路传输回的计数值开始继续计数；

计数数值设定回路，通过四组8421拨码开关的不同设定值来实现从个位到千位的具体计数数值；

显示回路，将停电记忆型计数继电器的工作状态通过四位八段数码管实时的显示给用户；

输出回路，用于读取计数回路中的计数信号，若读取到计数结束的信号则控制内部瞬动继电器进行动作；

电压比较回路，通过电压比较芯片产生数据存储回路所需的时钟信号；

电源回路，用于将输入的交流电压通过降压整流为所需的直流电压为上述所有回路供电；

所述计数回路包括单片机IC2，单片机IC2采用高速CMOS工艺制造的8位单片机EM78P447，电容C3、C6和晶振Y1与单片机IC2的OSCI和OSCO端口组成外部振荡电路，VDD端口为电源引脚，接直流5V电压，/RESET端口为复位端口，通过上拉电阻R2接直流5V电压，Vss端口为接地引脚，TCC端口为施密特触发输入引脚，Vss端口和TCC端口接直流电源地；

所述功能设定回路由电阻R18~R20、拨动开关S1~S3和单片机IC2的P60~P62端口组成，当拨动开关S1断开，直流5V电压经过上拉电阻R18将高电平输入单片机IC2的端口P62，单片机IC2将计数方式设定为按加法方式进行计数；当拨动开关S1闭合，端口P62接地，单片机IC2将计数方式设定为按减法方式进行计数；当拨动开关S2断开，直流5V电压经过上拉电阻R19将高电平输入单片机IC2的端口P61，单片机IC2将计数频率设定为1000Hz；当拨动开关S2闭合，端口P61接地，单片机IC2将计数频率设定为30Hz；当拨动开关S3断开，直流5V电压经过上拉电阻R20将高电平输入单片机IC2的端口P60，单片机IC2将停电记忆型计数继电器设定为带停电保持功能；当拨动开关S3闭合，端口P60接地，单片机IC2取消停电记忆型计数继电器的停电保持功能；

所述电压比较回路由电压比较芯片IC3、电阻R16、R17、R24、可变电阻R23、数据存储芯片IC1的SCL端口、单片机IC2的P63端口组成；电压比较芯片IC3采用单电压比较器LM397，电阻R16和可变电阻R23组成电压比较芯片IC3的同向输入引脚的分压电路，电阻R17、R24和单片机IC2的P63端口组成电压比较芯片IC3的反向输入引脚的分压电路，停电记忆型计数继电器工作期间单片机IC2的P63端口输出不同的电平到电压比较芯片IC3的反向输入引脚，驱动电压比较芯片IC3的OUT端输出数据存储芯片IC1的SCL端口所需的时钟信号；

所述数据存储回路由数据存储芯片IC1、电压比较芯片 IC3的OUT端口、电阻R21、R22、单片机IC2的P64端口组成；数据存储芯片IC1采用具有I²C总线接口的E²PROM芯片24C01A，数据存储芯片IC1的SCL为串行时钟输入管脚，连接到电压比较芯片 IC3的OUT端口，用于接收数据传输所需的时钟信号；数据存储芯片IC1的SDA为双向数据传输管脚，连接到单片机IC2的P64端口，用于和单片机IC2传输停电记忆型计数继电器的计数值，当停电记忆型计数继电器计数过程中，数据存储芯片IC1接收单片机IC2的即时计数值并进行存储；当停电记忆型计数继电器出现意外停机或关机后重新上电时，数据存储芯片IC1将停机前存储的计数数值传输回单片机IC2，停电记忆型计数继电器将从该计数数值开始继续往下计数；

所述计数信号输入回路由光电耦合器U1、电阻R29、R30、电容C8、单片机IC2的P65端口、接线端子P1、P2组成；接线端子P1和P2之间接外部触点或无触点信号；当外部无计数信号输入时，接线端子P1和P2之间断开，光电耦合器U1断开，5V直流电压通过上拉电阻R30接到单片机IC2的P65端口，单片机IC2的P65端口输入高电平，停电记忆型计数继电器不工作；当外部有计数信号输入时，接线端子P1和P2之间导通，15V直流电压通过上拉电阻R29接到光电耦合器U1，驱动光电耦合器U1导通，单片机IC2的P65端口接地，停电记忆型计数继电器开始计数；电容C8为滤波电容；

所述复位回路由光电耦合器U2、按钮开关S4、电阻R31、R32、电容C7、单片机IC2的/INT端口、接线端子P3、P4组成；接线端子P3和P4之间接外部触点或无触点信号；当按钮开关S4断开或外部无复位信号输入时，接线端子P3和P4之间断开，光电耦合器U2断开，5V直流电压通过上拉电阻R32接到单片机IC2的/INT端口，单片机IC2的/INT端口输入高电平，停电记忆型计数继电器不复位；当按钮开关S4接通或外部有复位信号输入时，接线端子P3和P4之间导通，15V直流电压通过上拉电阻R31接到光电耦合器U2，驱动光电耦合器U2导通，单片机IC2的/INT端口接地，停电记忆型计数继电器复位清零；电容C7为滤波电容；

所述计数数值设定回路由电阻R25~R28、8421拨码开关KY1~KY4、二极管D2~D17和单片机IC2的P70~P73端口组成；计数数值设定回路的千位由电阻R25、8421拨码开关KY1、二极管D2~D5和单片机IC2的P73端口组成；计数数值设定回路的百位由电阻R26、8421拨码开关KY2、二极管D6~D9和单片机IC2的P7 2端口组成；计数数值设定回路的十位由电阻R27、8421拨码开关KY3、二极管D10~D13和单片机IC2的P71端口组成；计数数值设定回路的个位由电阻R28、8421拨码开关KY4、二极管D14~D17和单片机IC2的P70端口组成；拨码开关KY1~KY4分别用0000~1001一共十种电平来实现计数继电器个位到千位上计数数值的0~9；电阻R25~R28为拨码开关的偏置电阻，拨码开关KY1~KY4通过这四个偏置电阻接地；0000~1001这十种电平与数字0~9的对应关系为0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001分别对应0、1、2、3、4、5、6、7、8、9；

所述输出回路由瞬动继电器K1A、二极管D1、电阻R1、R7、R15、电容C1、C5、三极管Q5和单片机IC2的P66端口组成；停电记忆型计数继电器上电后，单片机IC2的P66端口输出低电平，瞬动继电器K1A的线圈处于释放状态；加法计数值到达设定值或减法计数值到达0时，单片机IC2的P66端口输出高电平，通过电阻R7驱动三极管Q5导通，瞬动继电器K1A的线圈吸合，触点状态转换；电阻R7为三极管Q5的基极限流电阻，电阻R15为下拉电阻，保证在低电平或高阻态时三极管Q5的可靠关断，电容C5为滤波电容，提高抗干扰能力，二极管D1为续流二极管，吸收瞬动继电器K1A断电时线圈产生的感应电动势，从而保护电路中的其它元器件的安全，电容C1和电阻R1起吸收作用，防止瞬动继电器K1A断开瞬间反向电压击坏触点。

2.根据权利要求1所述的停电记忆型计数继电器，其特征在于：所述电源回路采用交流220V输入，经过变压器T1降压为交流15V和5V电压，整流桥B1对交流15V电压进行桥式全波整流，电容C2对整流后的电压滤波输出15V直流电压，整流桥B2对交流5V电压进行桥式全波整流，电容C4对整流后的电压滤波输出5V直流电压，直流15V和5V电压为其它回路供电。

3.根据权利要求1所述的停电记忆型计数继电器，其特征在于：所述显示回路由1个四位八段数码管DS1和电阻R3~R6、R8~R14、三极管Q1~Q4、单片机IC2的P50~P53、P70~P76端口组成；数码管DS1的a~g的七个段位输入端口分别通过电阻R8~R14接到单片机IC2的P70~P76端口，用于显示停电记忆型计数继电器的四位计数数值0000~9999；数码管DS1的位输入端口1~4分别连接NPN型三极管Q1~Q4的集电极，三极管Q1~Q4的基极分别通过电阻R3~R6接到单片机IC2的P50~P53端口，用于点亮停电记忆型计数继电器的计数位，当停电记忆型计数继电器计数到哪一位时，单片机IC2对应的端口输出高电平，开通对应的三极管，点亮对应的数码管计数位。

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