采用CPLD电器定时开关控制系统电路

随着当今社会工作和生活节奏的加快，人们对许多电器、仪器、设备的自动化要求也越来越高，但现有的许多电器还不具备定时开启和关闭功能，许多需要在固定时间开关的装置，还需人工值守和操作，因此设计带有时钟显示功能的多个电器定时开关控制系统，具有实际意义。 【CPLD电器定时开关控制系统电路】是一种智能化的电路设计，旨在解决现代生活中对电器自动化控制的需求。在很多场合，人们需要设备能在特定时间自动开启或关闭，然而，许多现有电器并不具备这样的功能，仍需人工操作。因此，设计一个带有时钟显示并能控制多个电器定时开关的系统显得尤为重要。 CPLD，即复杂可编程逻辑器件，是系统的核心。它由可编程逻辑宏单元（Macro Cell, MC）和可编程互连矩阵单元构成。MC结构复杂，内含丰富的I/O单元，允许用户根据需求定制电路结构，实现特定功能。CPLD的优势在于其内部固定长度的金属线用于逻辑块的互连，确保了设计的逻辑电路具有良好的时序可预测性，避免了传统分段式互连可能导致的时序不确定性问题。 系统的操作流程如下：系统启动时，时钟初始化为00:00:00。用户通过4×4键盘设置时间，数字显示当前时间。接着，通过按键选择要定时开启的电器编号，对应的LED指示灯亮起，表示已设置。然后，用户设定电器的开启和关闭时间，输入4位十进制的小时和分钟。对于有保持功能的电器，例如电饭锅，仅需设定开启时间。整个过程完成后，CPLD程序会按照设定的定时进行电器的自动控制。 硬件设计采用了Altera公司的CPLD EPM7128SLC84-6，这款芯片简化了外围电路，提高了系统稳定性和可靠性，同时降低了成本。电源部分采用220V、50Hz交流电，经过变压器、电桥整流和三端稳压器提供稳定的工作电压。4×4键盘电路用于控制按键输入，通过动态扫描方式识别按键，节省了I/O端口资源。14个按键包括数字0到9和4个功能键，剩余两个预留扩展功能。显示部分采用6个数码管显示时间，并用3个LED指示定时状态。电器的开启和关闭通过继电器控制，由三极管放大信号来导通电源线，实现电器的自动开关。 在软件实现上，系统使用Verilog HDL语言编程，理论上可以同时设置多个电器的定时开关，本设计支持3个电器的定时控制。程序会根据按键和功能标志寄存器（fun）判断当前执行的操作，更新相应的时间寄存器、电器编号数组、开启时间和关闭时间寄存器。显示则根据当前状态，通过分时点亮数码管实现，并利用CPLD内部编程实现数码管的七段译码，简化外部电路。 该系统具有较高的精度，使用晶体振荡器提供时钟源，确保计时准确。设计采用常见元器件，降低成本，减少能耗，且体积小巧，便于在各种场合应用，如家庭中的电饭锅、空调、饮水机、热水器等，也可以应用于办公室的定时提醒和工厂设备的定时开关，以及需要避免手动操作风险的环境，具备广泛的实用价值。