【文章內(nèi)容簡介】 上還有一個蜂鳴器，在執(zhí)行按鍵等控制命令時鳴叫以及鬧鐘鳴叫功能和整點(diǎn)鳴叫報時功能。溫度傳感器負(fù)責(zé)采集溫度，并可以顯示出來。另外有了時鐘芯片后旋轉(zhuǎn)時鐘就不怕掉電了，時鐘芯片有后備電源，會同步時間，下次開起后不用調(diào)就能顯示正確的時間。更巧妙的是指針板的電是通過電機(jī)軸用電刷的方式提供的，就不需要經(jīng)常換電池了，而其指針板也輕了很多，電機(jī)功率可以取小一點(diǎn)。我所設(shè)計的旋轉(zhuǎn)時鐘是介于最簡單和最復(fù)雜方案之間的。,單片機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的處理并控制LED的顯示；紅外接收模塊負(fù)責(zé)接收和處理紅外遙控器發(fā)出的紅外遙控信號,因為旋轉(zhuǎn)時鐘在旋轉(zhuǎn)顯示時,不方便用按鍵調(diào)時,所以引入紅外遙控技術(shù),使得作品更加實用；時鐘模塊負(fù)責(zé)記錄時間數(shù)據(jù),從而節(jié)省了單片機(jī)的資源, 提高其工作效率,并采用時鐘芯片,可在系統(tǒng)掉電后正常計時,不需重新設(shè)定時鐘時間, 這使得時鐘的使用更加便捷。以上模塊都集成在指針板上。電源模塊則裝在底座上，經(jīng)變壓器送電給電機(jī)，再經(jīng)穩(wěn)壓管通過電刷給指針板上各模塊供電。圖 旋轉(zhuǎn)時鐘總體結(jié)構(gòu)框圖第2章 硬件設(shè)計 指針板的硬件設(shè)計指針板是旋轉(zhuǎn)時鐘的關(guān)鍵部分，負(fù)責(zé)顯示功能，指針板上有一排超高亮的LED燈。它們就是顯示部件了，亮點(diǎn)所在。為了制作方便，我把單片機(jī)、時鐘芯片、發(fā)光二極管、一體化紅外接收頭等器件焊接在一塊指針型的電路板上，這樣可以使旋轉(zhuǎn)的電路成為一個獨(dú)立的系統(tǒng)，只需要外部送電進(jìn)來就可以正常運(yùn)作。電路板中心鉆一個電機(jī)軸插孔，插孔為半圓并且半徑與電機(jī)軸相等，電機(jī)軸插入其中帶動指針板旋轉(zhuǎn)。該電路板越輕越好，LED燈可用貼片式。LED燈數(shù)目根據(jù)不同用處可選多選少，我設(shè)計的時鐘需要能顯示“19”這四個整點(diǎn)數(shù)字和秒針、分針、時針，這樣我用7支LED燈顯示數(shù)字，21支用來顯示秒、分、時三針，另外再加一支內(nèi)框一支外框燈，總共30支LED燈，也足夠用來顯示漢字和英文。在這個項目中，一共采用了30支LED。也就是說每一列上可以分辨的顯示點(diǎn)有30個點(diǎn)。當(dāng)然，這只是視覺上的顯示效果。但為了節(jié)省單片機(jī)I/O管腳，并不是每支LED燈都由一個I/O管腳控制的。通過分析，我發(fā)現(xiàn)靠近內(nèi)圈的那十幾支LED，除了用做顯示時鐘指針外，并不適合用來顯示字符。而在顯示指針時，這部分LED的亮滅是同時發(fā)生的，這樣就可以用一個I/O口來控制這組LED，讓它們是同時亮或者同時滅。為了滿足驅(qū)動電流，我加了一支三極管來驅(qū)動。除了以上幾點(diǎn)外，需要考慮的還有顯示穩(wěn)定問題：比如指針板旋轉(zhuǎn)掃描一圈完成了數(shù)字“12”的顯示，如果電機(jī)速度因為各種原因而不穩(wěn)定，轉(zhuǎn)下一圈所用的時間多于（或少于）上一圈的，那么數(shù)字“12”將會移到上一次顯示位置的左側(cè)（或右側(cè)）。為了解決這個問題，在指針板上加裝一個紅外接收管。當(dāng)接收到與之配對的紅外發(fā)光二極管（紅外發(fā)光二極管安裝在電機(jī)外殼上，并與接收管對齊）發(fā)出的紅外線后，就會反向?qū)ǎ拥絾纹瑱C(jī)外部中斷，將會觸發(fā)外部中斷。指針板每旋轉(zhuǎn)一周，就會產(chǎn)生這樣一個中斷信號，這個信號被稱為“過零信號”。有了這個信號，單片機(jī)就可以在指針板旋轉(zhuǎn)過程中實時檢測計算指針板的角度位置，并根據(jù)指針板所處的不同位置，點(diǎn)亮相應(yīng)的LED，這樣每轉(zhuǎn)一圈就能消除一圈的誤差，使得顯示內(nèi)容保持穩(wěn)定。接下來我介紹一下指針板的供電方式和所用到的各個芯片的資料。圖 用于同步的紅外對管 單片機(jī)端口分配旋轉(zhuǎn)時鐘的核心部件單片機(jī)主要用于對紅外遙控代碼的譯碼，讀寫DS1302的時間數(shù)據(jù)以及控制LED顯示熄滅。對單片機(jī)的程序存儲量和控制能力要求并不高，選擇STC89C52單片機(jī)綽綽有余。本設(shè)計充分運(yùn)用89C52的各個接口：首先是28支LED燈，由于有13支LED燈只用來顯示時針，所以它們是同時點(diǎn)亮或者熄滅的，可以接在同一個I/O接口上。，可以用來顯示不同的字符；其次XX2引腳接12MHz晶振；，作為高優(yōu)先級的外部中斷；，作為低優(yōu)先級外部中斷；、I/O及CE引腳。 指針板電源驅(qū)動方式根據(jù)我收集到的資料，整理出以下三種供電方式：一、電池供電。這是最簡單的方法，直接在指針板上安裝兩到三節(jié)7號電池就行了。采用這種方式不用擔(dān)心電壓波動，也沒有接觸不良的問題，能夠十分穩(wěn)定地給指針板供電。但是電池很不耐用，經(jīng)常要換，既不經(jīng)濟(jì)又不環(huán)保，最大問題是太重，一般電機(jī)帶不動，需要選擇較大功率電機(jī)，成本較大。二、自感應(yīng)發(fā)電。這種方法是將一根導(dǎo)線中間部分繞在電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子上，電機(jī)旋轉(zhuǎn)時該導(dǎo)線切割磁場，兩頭產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，經(jīng)過整流后作為指針板上的電源。這種方式設(shè)計很巧妙，無機(jī)械磨損。可惜提供的電流有限，只能適合LED 較少的旋轉(zhuǎn)時鐘，當(dāng)LED 數(shù)量較多時，需要更大的電流，這種方式就不能滿足了。另外這種方式要對電機(jī)本身進(jìn)行改造，也有一定的難度。并不是所有的電機(jī)都適合這種改造，而且這種改造可能會給電機(jī)帶來損害。三、電刷傳導(dǎo)供電。就是在指針板上焊接一個滑環(huán)，套在電機(jī)軸上，但要與電機(jī)軸絕緣，電刷扣在滑環(huán)上，并接直流電正極。負(fù)極接在電機(jī)軸上。這種方法既能提供較大的電流，又不會給指針板增重。缺點(diǎn)是有機(jī)械摩擦，會產(chǎn)生磨損，因此要求滑環(huán)和電刷材料要耐磨。另外，還得有足夠的彈性，并且要耐銹，否則會導(dǎo)致接觸不良。當(dāng)然也會產(chǎn)生機(jī)械阻力，因此要求電機(jī)功率要較大一點(diǎn)，還會產(chǎn)生機(jī)械噪音。經(jīng)過再三權(quán)衡，我還是選擇了用電刷供電的方法，因為這種方法并不難實現(xiàn)，電刷對電機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械阻力應(yīng)該小于裝電池所要克服的慣性力。 時鐘芯片DS1302大多數(shù)的單片機(jī)沒有實時時鐘部件,一旦系統(tǒng)掉電時鐘就不能運(yùn)行,下次再運(yùn)行，時間就不準(zhǔn)確了。即便使用備用電池,但要維持單片機(jī)系統(tǒng)的較大功耗也是堅持不了多久的。而我所做的旋轉(zhuǎn)時鐘用到的單片機(jī)主要是來準(zhǔn)確顯示時間的，因此實時時鐘部件必不可少，這里我用了MAXIM公司的DS1302時鐘芯片作為實時時鐘部件，保證時間的長久準(zhǔn)確性。DS1302 有著很強(qiáng)的功能。包括時鐘/日歷寄存器和31 字節(jié)（8位）的數(shù)據(jù)暫存寄存器，數(shù)據(jù)通信僅通過一條串行輸入輸出口。實時時鐘/日歷提供包括秒、分、時、日期、月份和年份信息。閏年可自行調(diào)整，可選擇AM/PM的12 小時制或24小時制。只通過三根線進(jìn)行數(shù)據(jù)的控制和傳遞：CE(輸入信號，在讀、寫數(shù)據(jù)期間，必須為高。該引腳有兩個功能：第一，CE開始控制字訪問移位寄存器的控制邏輯；其次，CE提供結(jié)束單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā?；I/O(三線接口時的雙向數(shù)據(jù)線)；SCLK(串行時鐘輸入)。通過備用電源可以讓芯片在小于1MW的功率下運(yùn)作。對時鐘寄存器初始化可以設(shè)定當(dāng)前時間,控制芯片的運(yùn)行,時間是用BCD碼保存的,RAM可以用來存取用戶數(shù)據(jù),在用了備用電池后RAM內(nèi)的數(shù)據(jù)在系統(tǒng)掉電時能夠保持不丟失。芯片采用了簡單的I2C 三線通