基于單片機(jī)的文字時(shí)鐘設(shè)計(jì)

郭潔

摘要： 本文設(shè)計(jì)一款文字時(shí)鐘，以文字的形式顯示時(shí)間信息，設(shè)計(jì)由顯示模塊與控制模塊組成，模塊設(shè)置兩個(gè)調(diào)時(shí)按鍵分別用于調(diào)小時(shí)與調(diào)分鐘。本文字時(shí)鐘通過(guò)英文顯示時(shí)間，顯示模塊由英文字母組成，對(duì)應(yīng)不同時(shí)間點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)字母下的背光板上的LED，時(shí)間顯示變動(dòng)范圍設(shè)置為5分鐘。

關(guān)鍵詞： 文字時(shí)鐘;AT89C52;LED

設(shè)計(jì)方案

本設(shè)計(jì)主要由兩部分組成，控制部分與顯示部分?？刂颇K一AT89C52單片機(jī)為主控芯片，引入DS1302時(shí)鐘芯片，將計(jì)時(shí)部分與控制部分分開(kāi)。時(shí)鐘計(jì)時(shí)具有獨(dú)立功能，備用電源可保證主電路掉電之后，時(shí)鐘仍然可以工作，繼續(xù)計(jì)時(shí)。驅(qū)動(dòng)電路采用74HC245驅(qū)動(dòng)芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)顯示模塊，輸入電壓5V測(cè)試，輸出4.9V，輸出電流最小為73mA，可以滿足系統(tǒng)的要求。顯示部分采用顯示面板設(shè)計(jì)與LED背光板設(shè)計(jì)，文字顯示在菲林片或其他無(wú)色透明紙上以負(fù)片方式打印需要文字。設(shè)計(jì)中每組文字需要多個(gè)燈，為不出現(xiàn)一個(gè)LED有故障導(dǎo)致所有LED無(wú)法正常顯示的現(xiàn)象，本設(shè)計(jì)采用并聯(lián)驅(qū)動(dòng)LED。系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

直流電源提供5V電壓為主控電路供電，主控電路以單片機(jī)為中心，另外有時(shí)鐘與復(fù)位電路，完成基本控制，按鍵控制進(jìn)行時(shí)間設(shè)置，時(shí)鐘電路則完成計(jì)時(shí)。主控電路與驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行通信，通過(guò)程序控制驅(qū)動(dòng)電路以驅(qū)動(dòng)顯示模塊進(jìn)行時(shí)間顯示。

電路設(shè)計(jì)

控制部分主要包含以AT89C52單片機(jī)為控制芯片的單片機(jī)最小系統(tǒng)，另外控制部分連接DS1302時(shí)鐘芯片電路和驅(qū)動(dòng)電路，時(shí)鐘芯片與單片機(jī)連接電路圖如圖2所示。

顯示部分時(shí)間以英文形式顯示，遵循英語(yǔ)語(yǔ)法結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行文字面板上文字排列時(shí)，為了更加直觀的讀取時(shí)間信息，同組字母排列在一起中間沒(méi)間隔。文字顯示面板主要分三個(gè)區(qū)域，面板中的“IT IS”為常亮區(qū)，排在面板的最前面，隨之間變化的區(qū)域中分鐘顯示應(yīng)排列在小時(shí)顯示的前面，在分鐘和小時(shí)之間排列“PAST TO”用于表示目前分鐘和小時(shí)之間的關(guān)系。面板隨按鍵變化而顯示的區(qū)域“H”和“M”可以在不影響讀取時(shí)間和美觀的前提隨意排列。

文字顯示面板有103個(gè)英文字母，25組個(gè)英文文字組成，分別是：“IT”、“IS”、“THE”、“HALT”、“QUARTER”、“FIVE”、“MINUTES”、“PAST”、“TO”、“ONE”、“TWO”、“THREE”、“FOUR”、“FIVE”、“SIX”、“SEVEN”、“EIGHT”、“NINE”、“TEN”、“ELEVEN”、“TWELVE”、“OVLOCK”、“H”、“M”，排列方式如圖3所示。

軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)首先是對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行初始化，先對(duì)LED進(jìn)行初始化，之后對(duì)DS1302進(jìn)行初始化，初始化之后則是通過(guò)時(shí)鐘芯片對(duì)時(shí)鐘信息進(jìn)行讀寫(xiě)，從而控制驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)LED，通過(guò)兩個(gè)按鍵可以盡心改時(shí)間校準(zhǔn)，按下分鐘鍵則是對(duì)分鐘進(jìn)行設(shè)置，按下小時(shí)鍵則是對(duì)小時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)按鍵的鍵值來(lái)調(diào)整時(shí)間并顯示出來(lái)，主控流程圖如下圖4所示。

時(shí)鐘芯片上電后會(huì)對(duì)其寄存器進(jìn)行讀取，讀操作利用時(shí)間數(shù)據(jù)所在寄存器地址相鄰的特點(diǎn)對(duì)小時(shí)和分鐘信息一次讀出，工作方式類似于SPI通信。

系統(tǒng)測(cè)試

檢驗(yàn)74HC245輸出口輸出電壓能夠達(dá)到額定的電壓，單片機(jī)正常向74HC245發(fā)送數(shù)據(jù)。確保驅(qū)動(dòng)芯片管腳電壓穩(wěn)定，從而使得單片機(jī)讀取時(shí)間正常，保證數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定。在測(cè)試條件下的輸入電壓電流值如下表所示。

顯示模塊供電5V，連接在同一組字母的LED正向電源接口，觀察各組LED的亮滅與預(yù)期理論推測(cè)結(jié)果相同，測(cè)試顯示結(jié)果如圖5所示。

結(jié)論

本設(shè)計(jì)改變傳統(tǒng)的機(jī)械和電子時(shí)鐘，以文字的形式顯示時(shí)間，設(shè)計(jì)引入模塊化設(shè)計(jì)的思想，控制和顯示部分均根據(jù)功能的不同來(lái)劃分各個(gè)模塊，所有功能模塊實(shí)現(xiàn)整體功能。模塊化設(shè)計(jì)不僅使得設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而且后期調(diào)試時(shí)排除故障和維護(hù)方便。時(shí)鐘的外觀新穎，不僅使用而且可以作為裝飾品，由于陳本低廉可以普遍應(yīng)用，應(yīng)用前景廣闊。

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