【正文】 ，模擬出一個(gè)炫彩的時(shí)鐘。第1章 旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘的原理及制作方案 旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘原理分析肯定有人會(huì)疑惑，(a)(b)這么漂亮的時(shí)鐘畫(huà)面嗎？其實(shí)原理很簡(jiǎn)單，就是利用了人眼的視覺(jué)暫留的錯(cuò)覺(jué)。（a）靜止?fàn)顟B(tài)下的旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘 （b）工作中的旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘圖 旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘實(shí)物圖回到旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘上，它也是利用了視覺(jué)暫留的原理。緊挨著外框的那個(gè)LED燈用來(lái)顯示時(shí)間刻度，(b)所示。那么每個(gè)小時(shí)時(shí)針之間的角度為360176。12=30176。該LED燈就點(diǎn)亮一個(gè)瞬間以呈現(xiàn)出時(shí)間刻度。顯示秒針、分針和時(shí)針的方法跟顯示時(shí)間刻度的原理一樣。舉個(gè)例子，若要顯示3點(diǎn)零5秒，在時(shí)間刻度的顯示基礎(chǔ)上，控制整列發(fā)光二極管在0176。即到了1點(diǎn)的位置，此時(shí)點(diǎn)亮10支LED燈，用以顯示秒針在5秒的位置上；當(dāng)發(fā)光二極管再轉(zhuǎn)過(guò)60176。因?yàn)榘l(fā)光二極管在不斷高速旋轉(zhuǎn)，在1秒內(nèi)已經(jīng)重復(fù)點(diǎn)亮12點(diǎn)位置上的9支、1點(diǎn)位置上的10支和3點(diǎn)位置上的7支LED燈10次以上，(c)所示的畫(huà)面。轉(zhuǎn)速越高，LED燈越多，分辨率就越高，看上去就越逼真。單片機(jī)本身具有計(jì)時(shí)功能，設(shè)定好的時(shí)間一到（比如1秒），就刷新接有LED燈I/O接口的數(shù)據(jù)，這樣每秒鐘的畫(huà)面都在變化，指針就仿佛在“走”了。那么我們最終看到的效果是這一列LED在一圈內(nèi)各個(gè)位置的圖像的疊加。如果我們用單片機(jī)控制這一列發(fā)光二極管在相鄰的7個(gè)等分時(shí)刻內(nèi)顯示7個(gè)不同的編碼值，旋轉(zhuǎn)一周后（）又重復(fù)輸出這些代碼，就會(huì)穩(wěn)定地顯示一個(gè)數(shù)字“3”。圖 數(shù)字3點(diǎn)陣圖 方案的確定網(wǎng)上旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘的資料比較多，款式也各有不同，但大致由底座、電機(jī)、指針板三大塊組成。通過(guò)對(duì)資料的整理總結(jié)出以下幾種方案：最簡(jiǎn)單就是用七八支LED燈來(lái)顯示12個(gè)刻度點(diǎn)、分針和時(shí)針，顯示、計(jì)時(shí)都靠單片機(jī)完成，沒(méi)有掉電保護(hù)和調(diào)時(shí)功能，LED燈與單片機(jī)等各元件都由裝在指針板上的電池供電工作。另外這種方案也沒(méi)有掉電保護(hù)和調(diào)時(shí)功能，即使用電腦通過(guò)軟件來(lái)調(diào)時(shí)間也很難調(diào)準(zhǔn)，而且一旦掉電后就又得重新調(diào)，基本上是無(wú)法顯示正確時(shí)間的，時(shí)鐘最重要的就是時(shí)間準(zhǔn)確，所以這種方案沒(méi)有實(shí)際意義，只能做擺設(shè)，畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)然要做得有意義一點(diǎn)，因此我不采取這種方案?？梢酝ㄟ^(guò)遙控或者直接用語(yǔ)言對(duì)基板下達(dá)指令，選擇旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘開(kāi)起或者關(guān)閉、顯示的模式如時(shí)鐘模式、溫度模式或者漢字模式，最重要的是可以當(dāng)場(chǎng)調(diào)時(shí)了。溫度傳感器負(fù)責(zé)采集溫度，并可以顯示出來(lái)。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)。,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。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。它們就是顯示部件了，亮點(diǎn)所在。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)。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。也就是說(shuō)每一列上可以分辨的顯示點(diǎn)有30個(gè)點(diǎn)。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。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。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)）。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。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。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(xiě)DS1302的時(shí)間數(shù)據(jù)以及控制LED顯示熄滅。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。 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。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。二、自感應(yīng)發(fā)電。這種方式設(shè)計(jì)很巧妙，無(wú)機(jī)械磨損。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。三、電刷傳導(dǎo)供電。負(fù)極接在電機(jī)軸上。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。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。 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。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。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。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。該引腳有兩個(gè)功能：第一，CE開(kāi)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?。通過(guò)備用電源可以讓芯片在小于1MW的功率下運(yùn)作。芯片采用了簡(jiǎn)單的I2C 三線通信方式,便于節(jié)省芯片資源和與之接口的MCU的引腳。并且有著很低的功耗, 的電流。晶體的精度直接影響著芯片時(shí)間的準(zhǔn)確與否。VCC2與主電源連接，VCC1接備用電池。在VCC2供電時(shí)芯片能夠?qū)釉赩CC1的備用電池充電,并且是否充電和充電電流都可以由芯片內(nèi)地址為08H的時(shí)鐘寄存器進(jìn)行控制。每個(gè)字節(jié)的傳輸都是由控制字節(jié)()指定的，控制字節(jié)的最高位Bit7必須是“1”，否則讀寫(xiě)將會(huì)被禁止。表 DS1302控制字節(jié)7654321