【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 上還有一個(gè)蜂鳴器，在執(zhí)行按鍵等控制命令時(shí)鳴叫以及鬧鐘鳴叫功能和整點(diǎn)鳴叫報(bào)時(shí)功能。溫度傳感器負(fù)責(zé)采集溫度，并可以顯示出來(lái)。另外有了時(shí)鐘芯片后旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘就不怕掉電了，時(shí)鐘芯片有后備電源，會(huì)同步時(shí)間，下次開起后不用調(diào)就能顯示正確的時(shí)間。更巧妙的是指針板的電是通過(guò)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(jì)的旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘是介于最簡(jiǎn)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(hào),因?yàn)樾D(zhuǎn)時(shí)鐘在旋轉(zhuǎn)顯示時(shí),不方便用按鍵調(diào)時(shí),所以引入紅外遙控技術(shù),使得作品更加實(shí)用；時(shí)鐘模塊負(fù)責(zé)記錄時(shí)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(shí)鐘芯片,可在系統(tǒng)掉電后正常計(jì)時(shí),不需重新設(shè)定時(shí)鐘時(shí)間, 這使得時(shí)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(guò)電刷給指針板上各模塊供電。圖 旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘總體結(jié)構(gòu)框圖第2章 硬件設(shè)計(jì) 指針板的硬件設(shè)計(jì)指針板是旋轉(zhuǎn)時(shí)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(shí)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(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，只需要外部送電進(jìn)來(lái)就可以正常運(yùn)作。電路板中心鉆一個(gè)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(dòng)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(jì)的時(shí)鐘需要能顯示“19”這四個(gè)整點(diǎn)數(shù)字和秒針、分針、時(shí)針，這樣我用7支LED燈顯示數(shù)字，21支用來(lái)顯示秒、分、時(shí)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(lái)顯示漢字和英文。在這個(gè)項(xiàng)目中，一共采用了30支LED。也就是說(shuō)每一列上可以分辨的顯示點(diǎn)有30個(gè)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(gè)I/O管腳控制的。通過(guò)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(shí)鐘指針外，并不適合用來(lái)顯示字符。而在顯示指針時(shí)，這部分LED的亮滅是同時(shí)發(fā)生的，這樣就可以用一個(gè)I/O口來(lái)控制這組LED，讓它們是同時(shí)亮或者同時(shí)滅。為了滿足驅(qū)動(dòng)電流，我加了一支三極管來(lái)驅(qū)動(dòng)。除了以上幾點(diǎn)外，需要考慮的還有顯示穩(wěn)定問(wèn)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?yàn)楦鞣N原因而不穩(wěn)定，轉(zhuǎn)下一圈所用的時(shí)間多于（或少于）上一圈的，那么數(shù)字“12”將會(huì)移到上一次顯示位置的左側(cè)（或右側(cè)）。為了解決這個(gè)問(wèn)題，在指針板上加裝一個(gè)紅外接收管。當(dāng)接收到與之配對(duì)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(duì)齊）發(fā)出的紅外線后，就會(huì)反向?qū)?，接到單片機(jī)外部中斷，將會(huì)觸發(fā)外部中斷。指針板每旋轉(zhuǎn)一周，就會(huì)產(chǎn)生這樣一個(gè)中斷信號(hào)，這個(gè)信號(hào)被稱為“過(guò)零信號(hào)”。有了這個(gè)信號(hào)，單片機(jī)就可以在指針板旋轉(zhuǎn)過(guò)程中實(shí)時(shí)檢測(cè)計(jì)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(lái)我介紹一下指針板的供電方式和所用到的各個(gè)芯片的資料。圖 用于同步的紅外對(duì)管 單片機(jī)端口分配旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘的核心部件單片機(jī)主要用于對(duì)紅外遙控代碼的譯碼，讀寫DS1302的時(shí)間數(shù)據(jù)以及控制LED顯示熄滅。對(duì)單片機(jī)的程序存儲(chǔ)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(jì)充分運(yùn)用89C52的各個(gè)接口：首先是28支LED燈，由于有13支LED燈只用來(lái)顯示時(shí)針，所以它們是同時(shí)點(diǎn)亮或者熄滅的，可以接在同一個(gè)I/O接口上。，可以用來(lái)顯示不同的字符；其次XX2引腳接12MHz晶振；，作為高優(yōu)先級(jí)的外部中斷；，作為低優(yōu)先級(jí)外部中斷；、I/O及CE引腳。 指針板電源驅(qū)動(dòng)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(jiǎn)單的方法，直接在指針板上安裝兩到三節(jié)7號(hào)電池就行了。采用這種方式不用擔(dān)心電壓波動(dòng)，也沒(méi)有接觸不良的問(wèn)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(wèn)題是太重，一般電機(jī)帶不動(dòng)，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(shí)該導(dǎo)線切割磁場(chǎng)，兩頭產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)過(guò)整流后作為指針板上的電源。這種方式設(shè)計(jì)很巧妙，無(wú)機(jī)械磨損?？上峁┑碾娏饔邢蓿荒苓m合LED 較少的旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘，當(dāng)LED 數(shù)量較多時(shí)，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(duì)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(huì)給電機(jī)帶來(lái)?yè)p害。三、電刷傳導(dǎo)供電。就是在指針板上焊接一個(gè)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(huì)給指針板增重。缺點(diǎn)是有機(jī)械摩擦，會(huì)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(huì)導(dǎo)致接觸不良。當(dāng)然也會(huì)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(huì)產(chǎn)生機(jī)械噪音。經(jīng)過(guò)再三權(quán)衡，我還是選擇了用電刷供電的方法，因?yàn)檫@種方法并不難實(shí)現(xiàn)，電刷對(duì)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(shí)鐘芯片DS1302大多數(shù)的單片機(jī)沒(méi)有實(shí)時(shí)時(shí)鐘部件,一旦系統(tǒng)掉電時(shí)鐘就不能運(yùn)行,下次再運(yùn)行，時(shí)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(jiān)持不了多久的。而我所做的旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘用到的單片機(jī)主要是來(lái)準(zhǔn)確顯示時(shí)間的，因此實(shí)時(shí)時(shí)鐘部件必不可少，這里我用了MAXIM公司的DS1302時(shí)鐘芯片作為實(shí)時(shí)時(shí)鐘部件，保證時(shí)間的長(zhǎng)久準(zhǔn)確性。DS1302 有著很強(qiáng)的功能。包括時(shí)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(guò)一條串行輸入輸出口。實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷提供包括秒、分、時(shí)、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(shí)制或24小時(shí)制。只通過(guò)三根線進(jìn)行數(shù)據(jù)的控制和傳遞：CE(輸入信號(hào)，在讀、寫數(shù)據(jù)期間，必須為高。該引腳有兩個(gè)功能：第一，CE開始控制字訪問(wèn)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(shí)的雙向數(shù)據(jù)線)；SCLK(串行時(shí)鐘輸入)。通過(guò)備用電源可以讓芯片在小于1MW的功率下運(yùn)作。對(duì)時(shí)鐘寄存器初始化可以設(shè)定當(dāng)前時(shí)間,控制芯片的運(yùn)行,時(shí)間是用BCD碼保存的,RAM可以用來(lái)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(shí)能夠保持不丟失。芯片采用了簡(jiǎn)單的I2C 三線通