郭潔

摘要： 本文設(shè)計一款文字時鐘，以文字的形式顯示時間信息，設(shè)計由顯示模塊與控制模塊組成，模塊設(shè)置兩個調(diào)時按鍵分別用于調(diào)小時與調(diào)分鐘。本文字時鐘通過英文顯示時間，顯示模塊由英文字母組成，對應(yīng)不同時間點亮對應(yīng)字母下的背光板上的LED，時間顯示變動范圍設(shè)置為5分鐘。

關(guān)鍵詞： 文字時鐘;AT89C52;LED

設(shè)計方案

本設(shè)計主要由兩部分組成，控制部分與顯示部分?？刂颇K一AT89C52單片機為主控芯片，引入DS1302時鐘芯片，將計時部分與控制部分分開。時鐘計時具有獨立功能，備用電源可保證主電路掉電之后，時鐘仍然可以工作，繼續(xù)計時。驅(qū)動電路采用74HC245驅(qū)動芯片來驅(qū)動顯示模塊，輸入電壓5V測試，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)計與LED背光板設(shè)計，文字顯示在菲林片或其他無色透明紙上以負片方式打印需要文字。設(shè)計中每組文字需要多個燈，為不出現(xiàn)一個LED有故障導(dǎo)致所有LED無法正常顯示的現(xiàn)象，本設(shè)計采用并聯(lián)驅(qū)動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，主控電路以單片機為中心，另外有時鐘與復(fù)位電路，完成基本控制，按鍵控制進行時間設(shè)置，時鐘電路則完成計時。主控電路與驅(qū)動電路進行通信，通過程序控制驅(qū)動電路以驅(qū)動顯示模塊進行時間顯示。

電路設(shè)計

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

顯示部分時間以英文形式顯示，遵循英語語法結(jié)構(gòu)，在進行文字面板上文字排列時，為了更加直觀的讀取時間信息，同組字母排列在一起中間沒間隔。文字顯示面板主要分三個區(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)排列在小時顯示的前面，在分鐘和小時之間排列“PAST TO”用于表示目前分鐘和小時之間的關(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間和美觀的前提隨意排列。

文字顯示面板有103個英文字母，25組個英文文字組成，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

軟件設(shè)計首先是對各個模塊進行初始化，先對LED進行初始化，之后對DS1302進行初始化，初始化之后則是通過時鐘芯片對時鐘信息進行讀寫，從而控制驅(qū)動驅(qū)動點亮對應(yīng)LED，通過兩個按鍵可以盡心改時間校準，按下分鐘鍵則是對分鐘進行設(shè)置，按下小時鍵則是對小時進行設(shè)計，通過按鍵的鍵值來調(diào)整時間并顯示出來，主控流程圖如下圖4所示。

時鐘芯片上電后會對其寄存器進行讀取，讀操作利用時間數(shù)據(jù)所在寄存器地址相鄰的特點對小時和分鐘信息一次讀出，工作方式類似于SPI通信。

系統(tǒng)測試

檢驗74HC245輸出口輸出電壓能夠達到額定的電壓，單片機正常向74HC245發(fā)送數(shù)據(jù)。確保驅(qū)動芯片管腳電壓穩(wěn)定，從而使得單片機讀取時間正常，保證數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定。在測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)期理論推測結(jié)果相同，測試顯示結(jié)果如圖5所示。

結(jié)論

本設(shè)計改變傳統(tǒng)的機械和電子時鐘，以文字的形式顯示時間，設(shè)計引入模塊化設(shè)計的思想，控制和顯示部分均根據(jù)功能的不同來劃分各個模塊，所有功能模塊實現(xiàn)整體功能。模塊化設(shè)計不僅使得設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單而且后期調(diào)試時排除故障和維護方便。時鐘的外觀新穎，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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