目 录
一、 引言 1
（一） 定时开关的发展背景 1
（二） 定时开关的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 单片机的选择 3
（二） 51单片机芯片概述 3
（三） LCD1602型显示器介绍 5
（四） 继电器介绍 6
（五） 红外遥控技术 7
（六） 红外遥控原理 7
（七） RTC时钟芯片 8
三、 硬件系统设计 10
（一） 红外遥控定时开关的硬件结构设计 10
（二） 51单片机最小系统设计 10
（三） LCD1602显示器电路设计 12
（四） 继电器驱动电路设计 13
（五） 红外遥控系统电路设计 13
（六） RTC时钟芯片电路设计 14
四、 软件系统设计 16
（一） 红外遥控定时开关的软件系统设计 16
（二） LCD1602显示器工作流程设计 17
（三） 继电器工作流程设计 18
（四） 红外遥控工作流程设计 19
（五） RTC时钟芯片工作流程图设计 21
五、 实物制作调试和功能演示 23
（一） 制作调试 23
（二） 功能演示 24
总结 25
参考文献 26
附录一 原理图 28
附录二 元件列表 29
附录三 程序 30
 一、引言
定时开关的发展背景
对于定时开关的研究是从电子技术出现的时候就开始了，那时电路开关的状态还停留在机械程度，外型上不但笨重，并且极易损坏，而在结构上更是复杂多变，最重要的是机械结构的开关非常容易被损坏，一旦遭到破坏，昂贵的机械结构开关马上就失去了它原有的价值。因此在电子技术和单片机技术出现之后，设计人员首先想到的就是设计出一种电子开关，它具有显示功能、定时功能以及自锁功能（当开关打开
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定时开关的发展背景
对于定时开关的研究是从电子技术出现的时候就开始了，那时电路开关的状态还停留在机械程度，外型上不但笨重，并且极易损坏，而在结构上更是复杂多变，最重要的是机械结构的开关非常容易被损坏，一旦遭到破坏，昂贵的机械结构开关马上就失去了它原有的价值。因此在电子技术和单片机技术出现之后，设计人员首先想到的就是设计出一种电子开关，它具有显示功能、定时功能以及自锁功能（当开关打开后能够持久保持开启状态，不受外界干扰），另外它还具有响亮的声音提示功能，当定时时间到达后，电子开关的语音功能将发挥功效，以达到提示用户开关即将关闭或者开启，这就是最早设计人员对电子开关的大体设计构想。那时单片机技术相对来说非常简单，数据总线和地址总线宽度还停留在4位，因此单片机只能实现一些非常简单的控制，对于像电子开关这种复杂控制来说，还稍显力不能及。随着电子技术、计算机技术以及集成电路技术的迅速蓬起，人们已经能够将8位的CPU、功能相对简单的定时/计数器、并行的IO口和RAM、ROM存储器集成在一块芯片中了，然而美中不足的是这时还不能够将串口集成进去，在本文中正是使用了这种8位数据总线宽度的单片机作为红外遥控定时电子开关的控制核心，并在片外配置了一块具有RTC时钟计时功能的时钟芯片作为定时部分。可以从电子开关的发展过程中看出，市场对于电子开关的功能永远是保持增加的状态，往往刚投入市场的一款新型电子开关会马上被淘汰掉，这主要是因为有各种新型的电子开关在不断地投入市场，也就是电子开关在不断地被革新，这一现象主要得益于其主控核心的发展——单片机从4位一直发展到今天的32位，意法半导体公司的STM32单片机就是一个典型的32位单片机代表，它超高的性价比使得它几乎投入到了每一个应用中。
定时开关的国内外发展现状
电子开关目前在国内外有着广泛的研究，2013年郑州大学的李永星设计出了一款能够实现过压欠压检测的智能电子开关，将这种开关用于插座中，能够达到对家用电器的实时保护，同时他将一个集成度非常高的GSM模块配置在报警系统中，当电子开关工作出现异常时，GSM模块会立即通过短信方式将报警短信发送到用户手机中；2014年济南大学的张震将数字处理器技术融入到电子开关中，通过DSP技术实现对语音信号检测，从而判断使用者通过语音发出的指令，以此来对开关进行启闭；而在国外，研究者的研究热点主要是将DSP技术与电子开关结合，2013年美国芝加哥大学的Manser采用了先进的DSP处理技术，实现了电子开关使用者的脸部识别功能，该功能主要简化了之前相关功能的处理过程，使得系统的消耗更加少。
本文主要研究内容
本文以基于单片机的红外遥控定时开关控制系统为研究目标，设计了一款能够实现开关定时启闭、启闭时间可设置、红外遥控操作的电子控制系统，在文章第一章，主要对电子开关系统的发展背景和国内外发展现状进行了描述，第二章对系统的设计方案以及元器件进行了选择和介绍，文章的第三章对硬件系统进行了设计，第四章主要对软件系统进行了设计，第五章通过实物制作调试和功能演示来验证了文中的观点。
方案选择及元器件介绍
单片机的选择
方案一：选择学生群体使用最多的C51单片机作为本系统的主控核心，由于在大学期间对于C51单片机具有较为系统的学习，其内功的结构原理、模块组成以及程序编写，以及掌握了一套较为熟悉的流程，因此能够为本设计的顺利完成奠定夯实的基础。另外C51单片机内部已经集成了一个容量为4K的加密型FLASH和一个大小为128字节的RAM，足以够本系统的使用，再者C51单片机内部的两个8位定时器在经过简单的寄存器配置后，能够灵活的在本系统中提供精准的定时，为一些需要精准时基的地方提供帮助。根据C51单片机的资料显示，其P3.2和P3.3两个管脚带有中断功能，如果按键接在这两个管脚上，经过中断服务程序，能够方便的配置程序代码的运行。虽然目前市面上C51单片机的生产厂家众多，目前使用最多的是美国ATMEL公司生产的AT89C51和中国宏晶公司生产的STC89C51单片机，这两款单片机目前已经占据了C51单片机市场的主要份额，虽然生产厂家不同，然而这些C51单片机都可以相互替代，在使用上几乎没有任何区别，这也是使用C51单片机作为系统核心的另一个优点。
方案二：选择意大利意法半导体（SST）公司推出的STM32系列单片机作为主控核心，STM32单片机的最大特色是采用了ARM结构作为内核，其32位的总线宽度使得它在处理一些数据时能够表现出更大的优势，由于采用ARM内核，因此这种类型的单片机被业内人士称之为微处理器，同MCU有较大区别。STM32系列的低端芯片的主频就已经达到了72M，高端系列能够达到168M，由于片内集成了高性能的锁相环（PLL），所以采用精度较高的低频晶振（8M）就可以给芯片提供时钟信号，经过锁相环的作用，能够将频率倍频到72M甚至更高。STM32采用了Cortex-M3或者Cortex-M4作
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