多功能可編程時間控制器制造技術

一種多功能可編程時間控制器，其構成特點是采用專用型的四位單片微型計算機作為主電路．充分利用計算機的軟件實現定時、計時、計數、計頻四種功能，同時本發明專利技術設計有四個通道的時序控制和各二個通道兼容的計時器、計數器、計頻器以及應用輸出繼電器的并聯或串聯或反饋組合實現上述四種功能任意組合和順序控制．本發明專利技術整機硬件電路簡單、部件少、操作方便、易于編程、計時與定時準確、精度高、可靠性好、抗干擾能力強、成本低廉．（*該技術在2006年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種應用微電子技術的時間控制器，具體地說是涉及一種可編程四回路的時間區域任意控制。同時具有自動或手動可預置計秒、計時、計數、分頻、計頻等多功能的控制器。目前，國內外生產的時間控制器有多種類型。從國內來看，多數類型設計成邏輯計時電路來實現定時控制的。這種時間控制器精度較低，而且采用插入式或開關式的編程方式不方便，容易出差錯。另外是采用微處理機技術，將TP801單板機改裝為可編程的時間控制器，如上海電氣自動化研究所研制的“微處理機控制多路定時器”，這種控制器定時功能全、準確，但成本較高，單板機的許多功能被浪費，而且結構尺寸大，不適宜作為機電設備或儀器儀表的定時控制單元。上述兩種類型時間控制器的控制程序的重復循環周期均為24小時，適用面較窄。而國外定時控制器的產品在七十年代初期多數也是采用邏輯計時電路設計成專用型的定時器或裝置，但是近年來投放市場的一種是采用一位單片微計算機設計成的可以控制三個回路的時間控制器，例如美國NEW公司生產的COMPU系列定時控制器。這種時控器精度高，但是功能比較單一，控制指令也少，只適合于對單臺機電設備或是電器及簡單工藝過程的定時控制，而對于較為復雜的工業生產工藝過程的控制是不適用的。還有一種是采用各種型式微處理器設計的可編程控制器(PC)，如美國通用電氣公司生產的“GE-PC系列可編程序控制器”。這種可編程控制器(PC)將邏輯運算、順序操作、定時、計數以及算術運算等控制程序用一系列指令形式進行大規模過程控制或組成分布式的控制系統，造價昂貴，一臺高達數千至數萬美元，這對于一些自動化程度較高的生產過程和工藝設備的控制是適用的，但對于大量的中小企業的一般生產工藝過程中的定時、計時和計數的程序控制以及周期性循環的自動組合機組和機電設備、儀器儀表及自動記錄系統等等的時控裝置若也采用可編程控制器(PC)，控制器的許多功能將不能發揮作用，顯然是大材小用，反而增加了工藝過程控制的復雜性，造成浪費。綜上所述，從目前國內外生產的時間控制器來看，一種是價格比較合適，但功能太單一，不適合于工業生產工藝的控制要求;另一種是功能較齊全，但價格過于昂貴，也不適合于中小企業的一般生產工藝過程中的時間控制。本專利技術的目的是提供一種能克服上述時間控制器存在缺點的多功能可編程時間控制器，這種時間控制器具有結構簡單、操作方便、造價低廉。它既能實現多回路時間區域中時序的任意控制，又能實現自動或手動計秒、計時、計數、分頻、計頻等功能的單獨使用，還可以任意組合和設定控制程序，以滿足多型式、多層次的控制需要。按照本專利技術的目的，專利技術人設計了一種專用的四位單片微計算機作為時間控制器的主電路，這種專用單片機設計成程序式的，將諸多的本來為硬件的功能轉由軟件來完成，而且設計的多功能的軟件一次填寫入專用計算機的ROM，使設計的單片計算機具有定時、計時、計數、計頻等四種功能，另外擴充一個容量為1K×4的外接存儲器(RAM)專門作為時序控制用。配置高穩定度的石英晶體振蕩器，并通過預調整器微調晶體諧振頻率，保證了計時和時序控制的高精度。根據專利技術目的專利技術人將時間控制器設計成有四個通道的時序控制(即定時器)。四個通道的控制程序編制為任意式的，可編指令為4×60，時間間隔設定最小為1秒鐘或是1分鐘，最大為1小時或是24小時，時段控制誤差≤±0.01秒。同時，為了保證運行的可靠性，可以在四個通道的控制程序編制中設計有六位可供任意設定的密碼裝置。計時器、計數器、計頻器采用各二個通道兼容的形式，這樣可以輸入各種光電脈沖信號和用以改變電阻為特征的傳感元件信號及通斷式電觸點開關信號等等，啟動可預置設定自動計時和對上述各種信號進行自動計數、分頻、計頻。時序控制和計時、計數、計頻的輸出控制均采用繼電器輸出。應用輸出繼電器的并聯或串聯或反饋組合可以實現四種功能任意組合和順序控制以及實現按分鐘、按小時或按日、按周的時序循環周期或按一周中任意確定時間的控制要求，以滿足多型式、多層次的程序控制。上述四個通道的控制輸出也可以并接報警裝置，實現在控制的起始與終止的瞬時報警。依據上述設計原理制成的多功能可編程時間控制器與現有技術相比具有如下優點一、本專利技術采用專用程序式的單片計算機作為主電路，既可以實現可編程序多路定時控制，又具有計時、計數、計頻、分頻等功能，同時計時與定時準確，精度高，日計時精度在0.1～0.3秒可調;二、本專利技術控制程序編制、時間的設定、運行指令、功能自檢及輸入數據均采用鍵盤編制，直接輸入，直觀、簡單、易于掌握，同時改變程序靈活方便;三、本專利技術可靠性高，對惡劣環境適應性好，抗干擾能力強。本專利技術曾經中國科學院上海天文臺負責進行全項目型式試驗。對本專利技術的主要功能，功能的精確度以及對各種設定的環境，如，對停電、電壓、溫度、磁場、氣候等影響以及抗顛震能力等等項目檢測結果均達到了技術條件規定的要求;四、本專利技術結構簡單，尺寸小，整機硬件電路少，整機部件組成簡單，由主電路板、穩壓電源、輸入鍵盤及機箱構成;五、本專利技術具有最優的性能價格比。本專利技術成本為10美元左右，而國外單回路可編程時間控制器最低價格也為一千美元以上，與國內現有產品相比也廉價得多。下面通過實施方案結合附圖對本專利技術作進一步描述。圖1 是本專利技術的結構示意圖圖2 是本專利技術的系統原理框圖圖3 是本專利技術的系統程序流程框圖圖4 是本專利技術更改密碼程序流程框圖圖5 是本專利技術設定時鐘程序流程框圖圖6 是本專利技術設定星期程序流程框圖圖7 是本專利技術時序編程程序流程框圖圖8 是本專利技術計時編程程序流程框圖圖9 是本專利技術計數、計頻編程程序流程框圖圖10 是本專利技術系統自檢編程檢查程序流程框圖圖11 是本專利技術執行狀態程序流程框圖根據上述原理，本專利技術設計的一種多功能可編程時間控制器，其構成包括一個主電路板(A)，一個輸入鍵盤(B)，一個穩壓電源(C)一個機箱(D)。主電路板(A)固定在機箱(D)內正前面，主電路板(A)包括一個專用單片計算機(1)，一個晶振與預調整器(2)，一個外擴存儲器(RAM)(3)，一個顯示裝置(4)，四個輸出繼電器(5)，若干個輸入輸出控制信號連接插銷座(6)。上述的專用單片計算機⑴采用四位單片微型計算機型號為HMCS44C-CIE288作為主電路，該四位單片微型計算機設計成程序式的，其系統程序按功能分為設定和運行控制兩個程序段。設定程序完成系統運行前的各種設定值的設定工作，(見附圖說明3、4、5、6、7、8、9、10、11)運行控制程序主要完成對四個通道的控制輸出及隨時接受鍵盤輸入信息，而進入運行并顯示。此外，應用計算機片內的定時/計數器，以外部中斷接口作計數、計頻信號的輸入，計時信號和計時清零及計數清零的輸入采用D端和R端的I/O接口。上述的晶振與預調整器(2)采用高穩定度(10-6)的3.072MHZ石英晶體振蕩器，并通過預調整器來實現日計時精度在0.1～0.3秒可調。上述的外擴存儲器(RAM)(3)容量為1K×4的，其數據讀寫端口I/O1～I/O4和地址線A0～A，直接與單片微型計算機(1)的R端1/0接口連接，讀寫R/W和片選CS信號與D端I/O接口連接。上述的顯示裝置(4)包括一個用于顯示時鐘和計時、計數、計頻數值的顯示器本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多功能可編程時間控制器包括一個主電路板（Ａ），一個輸入鍵盤（Ｂ），一個穩壓電源（Ｃ），一個機箱（Ｄ），其特征在于該時間控制器設有四個通道，四個通道的控制程序編制為任意式的，上述的主電路板（Ａ）包括一個作為主電路的四位單片微型計算機（１），一個用于調整日計時精確度的晶振與預調整器（２），一個外擴存儲器（ＲＡＭ）（３），一個顯示裝置（４），四個輸出繼電器（５），若干個輸入輸出控制信號連接插銷座（６），應用上述的微型計算機（１）片內的定時／計數器，以外部中斷接口作計數、計頻信號的輸入，以Ｄ端和Ｒ端的Ｉ／Ｄ接口作計時信號和計時清零及計數清零的輸入，上述的外擴存儲器（ＲＡＭ）（３）的數據讀寫端口Ｉ／Ｏ↓〔１〕～Ｉ／Ｏ↓〔４〕和地址線Ａ↓〔０〕～Ａ，直接與單片微型計算機（１）的Ｒ端Ｉ／Ｏ接口連接，讀寫Ｒ／Ｗ和片選ＣＳ信號與Ｄ端Ｉ／Ｏ接口連接，上述的輸出繼電器（５）備有常開常閉觸點各一對作為上述四個通道的控制輸出用。

【技術特征摘要】
1.一種多功能可編程時間控制器包括一個主電路板(A)，一個輸入鍵盤(B)，一個穩壓電源(C)，一個機箱(D)，其特征在于該時間控制器設有四個通道，四個通道的控制程序編制為任意式的，上述的主電路板(A)包括一個作為主電路的四位單片微型計算機(1)，一個用于調整日計時精確度的晶振與預調整器(2)，一個外擴存儲器(RAM)(3)，一個顯示裝置(4)，四個輸出繼電器(5)，若干個輸入輸出控制信號連接插銷座(6)，應用上述的微型計算機(1)片內的定時/計數器，以外部中斷接口作計數、計頻信號的輸入，以D端和R端的I/O接口作計時信號和計時清零及計數清零的輸入，上述的外擴存儲器(RAM)(3)的數據讀寫端口I/O1～I/O4和地址線A0～A，直接與單片微型計算機(1)的R端I/O接口連接，讀寫R/W和片選CS信號與D端I/O接口連接，上述的輸出繼電器(5)備有常開常閉觸點各一對作為上述四個通道的控制輸出用。2.根據權利要求1所述的控制器，其特征在于四位單片微型計算機(1)設計為程序式。3.根據權利要求1所述的控制器，其特征在于單片微型計算機⑴是采用型號為HMCS44C-CIE288的專用微型計算機。4.根據權利要求1或3所述的控制器。其特征在于單片微型計算機(1)程序有系統服務主程序，更改密碼服務子程序，設定時鐘服務子程序，設定星期服務子程序，時序編程服務子程序，計時編程服務子程序，計數編程服務子程序，計頻編程服務子程序。系統自檢編程檢查服務子程序，執行狀態服務...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳沅，顏武華，蘇寄平，黃振金，林榮，黃紅，
申請(專利權)人：福建省機械科學研究院，福州市自動控制儀器廠，
類型：發明
國別省市：35[中國|福建]