CN86106053A

CN86106053A - 多功能可编程时间控制器

Info

Publication number: CN86106053A
Application number: CN86106053.9A
Authority: CN
Inventors: 陈沅
Original assignee: Fuzhou automatic control instrument factory; FUJIAN ACADAMY OF MECHANICAL SCIENCE
Current assignee: Fuzhou automatic control instrument factory; FUJIAN ACADAMY OF MECHANICAL SCIENCE
Priority date: 1986-09-06
Filing date: 1986-09-06
Publication date: 1987-04-22
Also published as: CN1010621B

Abstract

一种多功能可编程时间控制器，其构成特点是采用专用型的四位单片微型计算机作为主电路。充分利用计算机的软件实现定时、计时、计数、计频四种功能，同时本发明设计有四个通道的时序控制和各二个通道兼容的计时器、计数器、计频器以及应用输出继电器的并联或串联或反馈组合实现上述四种功能任意组合和顺序控制。本发明整机硬件电路简单、部件少、操作方便、易于编程、计时与定时准确、精度高、可靠性好、抗干扰能力强、成本低廉。

Description

本发明涉及一种应用微电子技术的时间控制器，具体地说是涉及一种可编程四回路的时间区域任意控制。同时具有自动或手动可预置计秒、计时、计数、分频、计频等多功能的控制器。

目前，国内外生产的时间控制器有多种类型。从国内来看，多数类型设计成逻辑计时电路来实现定时控制的。这种时间控制器精度较低，而且采用插入式或开关式的编程方式不方便，容易出差错。另外是采用微处理机技术，将TP801单板机改装为可编程的时间控制器，如：上海电气自动化研究所研制的“微处理机控制多路定时器”，这种控制器定时功能全、准确，但成本较高，单板机的许多功能被浪费，而且结构尺寸大，不适宜作为机电设备或仪器仪表的定时控制单元。上述两种类型时间控制器的控制程序的重复循环周期均为24小时，适用面较窄。而国外定时控制器的产品在七十年代初期多数也是采用逻辑计时电路设计成专用型的定时器或装置，但是近年来投放市场的一种是采用一位单片微计算机设计成的可以控制三个回路的时间控制器，例如：美国NEW公司生产的COMPU系列定时控制器。这种时控器精度高，但是功能比较单一，控制指令也少，只适合于对单台机电设备或是电器及简单工艺过程的定时控制，而对于较为复杂的工业生产工艺过程的控制是不适用的。还有一种是采用各种型式微处理器设计的可编程控制器（PC），如美国通用电气公司生产的“GE-PC系列可编程序控制器”。这种可编程控制器（PC）将逻辑运算、顺序操作、定时、计数以及算术运算等控制程序用一系列指令形式进行大规模过程控制或组成分布式的控制系统，造价昂贵，一台高达数千至数万美元，这对于一些自动化程度较高的生产过程和工艺设备的控制是适用的，但对于大量的中小企业的一般生产工艺过程中的定时、计时和计数的程序控制以及周期性循环的自动组合机组和机电设备、仪器仪表及自动记录系统等等的时控装置若也采用可编程控制器（PC），控制器的许多功能将不能发挥作用，显然是大材小用，反而增加了工艺过程控制的复杂性，造成浪费。

综上所述，从目前国内外生产的时间控制器来看，一种是价格比较合适，但功能太单一，不适合于工业生产工艺的控制要求;另一种是功能较齐全，但价格过于昂贵，也不适合于中小企业的一般生产工艺过程中的时间控制。

本发明的目的是提供一种能克服上述时间控制器存在缺点的多功能可编程时间控制器，这种时间控制器具有结构简单、操作方便、造价低廉。它既能实现多回路时间区域中时序的任意控制，又能实现自动或手动计秒、计时、计数、分频、计频等功能的单独使用，还可以任意组合和设定控制程序，以满足多型式、多层次的控制需要。

按照本发明的目的，发明人设计了一种专用的四位单片微计算机作为时间控制器的主电路，这种专用单片机设计成程序式的，将诸多的本来为硬件的功能转由软件来完成，而且设计的多功能的软件一次填写入专用计算机的ROM，使设计的单片计算机具有定时、计时、计数、计频等四种功能，另外扩充一个容量为1K×4的外接存储器（RAM）专门作为时序控制用。配置高稳定度的石英晶体振荡器，并通过预调整器微调晶体谐振频率，保证了计时和时序控制的高精度。

根据发明目的发明人将时间控制器设计成有四个通道的时序控制（即定时器）。四个通道的控制程序编制为任意式的，可编指令为4×60，时间间隔设定最小为1秒钟或是1分钟，最大为1小时或是24小时，时段控制误差≤±0.01秒。同时，为了保证运行的可靠性，可以在四个通道的控制程序编制中设计有六位可供任意设定的密码装置。计时器、计数器、计频器采用各二个通道兼容的形式，这样可以输入各种光电脉冲信号和用以改变电阻为特征的传感元件信号及通断式电触点开关信号等等，启动可预置设定自动计时和对上述各种信号进行自动计数、分频、计频。

时序控制和计时、计数、计频的输出控制均采用继电器输出。应用输出继电器的并联或串联或反馈组合可以实现四种功能任意组合和顺序控制以及实现按分钟、按小时或按日、按周的时序循环周期或按一周中任意确定时间的控制要求，以满足多型式、多层次的程序控制。

上述四个通道的控制输出也可以并接报警装置，实现在控制的起始与终止的瞬时报警。

依据上述设计原理制成的多功能可编程时间控制器与现有技术相比具有如下优点：一、本发明采用专用程序式的单片计算机作为主电路，既可以实现可编程序多路定时控制，又具有计时、计数、计频、分频等功能，同时计时与定时准确，精度高，日计时精度在0.1～0.3秒可调;二、本发明控制程序编制、时间的设定、运行指令、功能自检及输入数据均采用键盘编制，直接输入，直观、简单、易于掌握，同时改变程序灵活方便;三、本发明可靠性高，对恶劣环境适应性好，抗干扰能力强。本发明曾经中国科学院上海天文台负责进行全项目型式试验。对本发明的主要功能，功能的精确度以及对各种设定的环境，如，对停电、电压、温度、磁场、气候等影响以及抗颠震能力等等项目检测结果均达到了技术条件规定的要求;四、本发明结构简单，尺寸小，整机硬件电路少，整机部件组成简单，由主电路板、稳压电源、输入键盘及机箱构成;五、本发明具有最优的性能价格比。本发明成本为10美元左右，而国外单回路可编程时间控制器最低价格也为一千美元以上，与国内现有产品相比也廉价得多。

下面通过实施方案结合附图对本发明作进一步描述。

图1 是本发明的结构示意图

图2 是本发明的系统原理框图

图3 是本发明的系统程序流程框图

图4 是本发明更改密码程序流程框图

图5 是本发明设定时钟程序流程框图

图6 是本发明设定星期程序流程框图

图7 是本发明时序编程程序流程框图

图8 是本发明计时编程程序流程框图

图9 是本发明计数、计频编程程序流程框图

图10 是本发明系统自检编程检查程序流程框图

图11 是本发明执行状态程序流程框图

根据上述原理，本发明设计的一种多功能可编程时间控制器，其构成包括一个主电路板（A），一个输入键盘（B），一个稳压电源（C）一个机箱（D）。

主电路板（A）固定在机箱（D）内正前面，主电路板（A）包括一个专用单片计算机（1），一个晶振与预调整器（2），一个外扩存储器（RAM）（3），一个显示装置（4），四个输出继电器（5），若干个输入输出控制信号连接插销座（6）。

上述的专用单片计算机⑴采用四位单片微型计算机型号为HMCS44C-CIE288作为主电路，该四位单片微型计算机设计成程序式的，其系统程序按功能分为设定和运行控制两个程序段。设定程序完成系统运行前的各种设定值的设定工作，（见说明书附图3、4、5、6、7、8、9、10、11）运行控制程序主要完成对四个通道的控制输出及随时接受键盘输入信息，而进入运行并显示。此外，应用计算机片内的定时/计数器，以外部中断接口作计数、计频信号的输入，计时信号和计时清零及计数清零的输入采用D端和R端的I/O接口。

上述的晶振与预调整器（2）采用高稳定度（10^-6）的3.072MHZ石英晶体振荡器，并通过预调整器来实现日计时精度在0.1～0.3秒可调。

上述的外扩存储器（RAM）（3）容量为1K×4的，其数据读写端口I/O₁～I/O₄和地址线A₀～A，直接与单片微型计算机（1）的R端1/0接口连接，读写R/W和片选CS信号与D端I/O接口连接。

上述的显示装置（4）包括一个用于显示时钟和计时、计数、计频数值的显示器（7），该显示器⑺由六位七段发光二极管（LED）组成，一个用于显示通道运行状态的发光二极管（LED）（8），一个用于显示日期运行状态的发光二极管（LED）（9），一个用于显示秒信号的发光二极管（LED）（10）。

上述的输出继电器（5）采用微型中功率密封式的，备有常开常闭触点各一对作为四个通道的控制输出。四个通道的控制输出电路也可并接报警装置，在控制的起始与终止的瞬时报警。

稳压电源（C）提供直流12V工作电源，另外还配备有可充电式电压为4.5V的高能电池组⑾，以保持编程软件和时钟运行停电记忆寄存。稳压电源（C）固定在机箱（D）的底座（14）上，采用四线插销座与主电路板（A）联连。

机箱（D）包括一个前面板⑿，一个后盖板（13），一个底座（14）。

上述的前面板（12）开设有显示窗（15），一个固定编程输入键盘（B），一个电源开关（16）。编程输入键盘（B）采用触点式导电橡胶键盘，设有25个琴键，接成6×4的矩阵状态，其中数字键10个，功能键15个，键盘（B）与主电路板（A）采用16线插销座连接。

上述的后盖板（13）装配有输入、输出控制信号接线的端子排（17）。

上述的底座（14）设有散热窗（18），底座（13）下端有四个支脚（19）和一个可倾斜的支架（20）。

机箱（D）还可以依据用户需要设计成各种形式的，例如装架式、壁挂式。

本发明还可以设计成由主电路板（A）和输入键盘（B）组成的机电设备、仪器仪表和自动检测及记录系统的时间控制单元。

Claims

1、一种多功能可编程时间控制器包括一个主电路板(A)，一个输入键盘(B)，一个稳压电源(C)，一个机箱(D)，其特征在于该时间控制器设有四个通道，四个通道的控制程序编制为任意式的，上述的主电路板(A)包括一个作为主电路的四位单片微型计算机(1)，一个用于调整日计时精确度的晶振与预调整器(2)，一个外扩存储器(RAM)(3)，一个显示装置(4)，四个输出继电器(5)，若干个输入输出控制信号连接插销座(6)，应用上述的微型计算机(1)片内的定时/计数器，以外部中断接口作计数、计频信号的输入，以D端和R端的I/O接口作计时信号和计时清零及计数清零的输入，上述的外扩存储器(RAM)(3)的数据读写端口I/O₁～I/O₄和地址线A₀～A，直接与单片微型计算机(1)的R端I/O接口连接，读写R/W和片选CS信号与D端I/O接口连接，上述的输出继电器(5)备有常开常闭触点各一对作为上述四个通道的控制输出用。

2、根据权利要求1所述的控制器，其特征在于四位单片微型计算机（1）设计为程序式。

3、根据权利要求1所述的控制器，其特征在于单片微型计算机⑴是采用型号为HMCS44C-CIE288的专用微型计算机。

4、根据权利要求1或3所述的控制器。其特征在于单片微型计算机（1）程序有系统服务主程序，更改密码服务子程序，设定时钟服务子程序，设定星期服务子程序，时序编程服务子程序，计时编程服务子程序，计数编程服务子程序，计频编程服务子程序。系统自检编程检查服务子程序，执行状态服务子程序。

5、根据权利要求1或3所述的控制器，其特征在于晶振与预调整器（2）采用高稳定度（10^-6）的3.072MHZ石英晶体振荡器，并通过预调整器微调晶体谐振频率。

6、根据权利要求1或3所述的控制器，其特征外扩存储器（RAM）（3）容量为1K×4。

7、根据权利要求1或3所述的控制器，其特征在于四个通道可编指令为4×60。时间间隔最小为1秒钟或是1分钟，最大为1小时或是24小时，时段控制误差≤±0.01秒。

8、根据权利要求1或3所述的控制器，其特征在于定时器采用四个通道控制输出，计时器、计数器、计频器采用各二个通道兼容形式。

9、根据权利要求1或3所述的控制器，其特征在于四个通道的控制程序编制中设有六位可任意设定的密码装置。

10、根据权利要求1或3所述的控制器，其特征在于显示装置（4）包括一个显示时钟和计时、计数、计频数值的显示器（7），一个用于显示通道运行状态的发光二极管（LED）（8），一个用于显示日期运行状态的发光二极管（LED）（9），一个用于显示秒信号的发光二极管（LED）（10）上述的显示器⑺采用六位七段发光二极管（LED）。

11、根据权利要求1或3所述的控制器，其特征在于输入键盘（B）采用触点式导电橡胶键盘。设有25个琴键，接成6×4的矩阵状态，其中数字键10个，功能键15个，键盘（B）与主电路板（A）采用16线插销座连接。

12、根据权利要求1或3所述的控制器，其特征在于控制器可以制成由一个主电路板（A）和一个输入键盘（B）组成的控制单元。