使用-HT48R10-单片机制作的多功能数字钟

使用 HT48R10 单片机制作的多功能数字钟这里向您介绍一款多功能数字钟。这种数字钟完全是仿照我国曾经风靡一时的 LM8361 系列和 TMS3450 系列数字钟的基本功能，还增加了年度、日期以及星期功能，使之更加实用。本数字钟使用的是共阴极静态显示 LED 数码屏幕，和 LM8361 的显示屏幕引脚兼容，(尺寸是 72*19mm )，可以直接代用。数字钟的基本功能有：采用 12 小时制式的实时方式，利用屏幕左上角的一个圆点点亮来表示“上午（AM）时间”，下午则不显示这种上下午的信息。秒显示功能（按住 AN4 按钮），可以实时显示时钟的秒状态；睡眠功能（倒计时定时功能），（按住 AN3 按钮），可以进行 2：00 0:00 的倒计时并且有相应的控制输出端口，这是一种“立即输出，到时关闭”的定时控制，当次启动，当次有效，在按住 AN3 的同时可以使用 AN0 和 AN1 来减短倒计时的时间；定时功能，（按住 AN2 按钮）,可以设置全天任何一个时间的定时输出并且有相应的控制输出端口，输出自动延时 60 分钟后关闭，也可以手动立即关闭，这是一种“到了某个时间才有输出”的定时控制，一次设置，天天重复有效，在按住 AN2 的同时可以使用 AN0 和 AN1 来改变定时的时间；在倒计时到达 0:00 或者定时输出的同时，有专门的蜂鸣器进行 5 秒或者一分钟的声音提示，而声音提示不会影响它们的对应控制输出端口的状态。年度显示功能，（按住 AN7 按钮）,可以显示年度的数字，限于屏幕的显示位数，只是显示年度的最后两位，例如：“2003”被显示为“03”，在按住 AN7 的同时可以使用 AN0 和 AN1 来改变年度的数字；日期显示功能，（按住 AN6 按钮）,可以显示 1 月 1 日至 12 月 31 日的任何日期，并且可以自动区分每年二月份的天数，闰年或者平年都不会出现错误，在按住 AN6 的同时可以使用 AN0 和 AN1 来改变日期的数字；显示星期功能，（按住 AN5 按钮）,可以自动显示任何一天的星期数字，在按住 AN5 的同时可以使用 AN0 和 AN1 来改变星期的数字；以上功能都是采用同一个显示屏幕进行显示，因此，只有按下对应的按键，屏幕才会显示对应的内容,也才能进行对应的倒计时或者定时设置操作。下图是本款数字钟的原理图，为了方便观看各个按钮的功能，还特地把按钮部分的图形局部放大了，见下面小图。工作原理介绍：单片机通过了 3 只 74HC164 串行并行转换芯片后，驱动时钟屏幕，因为时钟屏幕的极性是共阴极，所以必须使用“74HC”电路而不能使用“74LS”电路，后者的高电平驱动能力很差！这里的 3 只 74HC164 芯片，自身属于串行输入，而从单片机一则看过去，3 只芯片驱动方式则是并行驱动，这样可以避免每次传送新的显示数据时，都需要从头到尾传送 24 个笔段数据。目前的传送方式可以只是传送已经变化了的显示数据。晶体频率使用的是 32768HZ，这种低频率时基，对掉电保护的电池耗电关系极大，HT48R10A 单片机具有的“RTC”实时时钟的功能，大大方便了电路设计。按照常规，在如此低的频率下，对单片机的指令执行速度会有矛盾，但是，这种单片机却能够让程序运行时使用“内部 RC ”振荡频率而仅仅是时钟部分使用 32768HZ 频率，这样，就可以选择“内部 RC”高达数 MHZ 的指令运行频率而不用理会时钟走时频率，两者依靠这种特有的“RTC”功能获得了很理想的配合。当进入电池掉电保护的时候，可以令电池耗电维持在仅仅数十 uA 的水平，一只 60mAh 的掉电保护电池，就可以让掉电保护时间长达几个月之久！进入掉电保护后，屏幕不显示，所有按钮和控制功能暂时失效，仅仅实时时钟仍然继续走时。当外部主电源恢复供电后，所有功能自动恢复，实时时钟无需调整。单片机的 15P 是复位引脚，当上电时或者程序运行发生异常时，可以通过此引脚让程序重新运行。但是，一般地，单片机本身具有“看门狗”自动复位功能，可以快速地自动对程序运行异常进行复位，人们几乎觉察不到它的复位影响。单片机的 10P 引脚安排为专门检测外部供电是否正常，当外部 5V 供电掉电后，单片机将立即进入掉电保护状态，而在电路中电源能量还没有完全消耗尽之前，程序也必须抢先对各个端口进行配置，以便进入低电源消耗状态。电路图中有两个输出端口，一个是“睡眠”控制输出端口，它只有在开始倒计时的时候才会输出高电平；另一个时“定时”输出端口，它只有在到达定时时间的时候才会输出高电平。合理地利用这两个输出，就能够安排一些简单的自动控制，例如，可以利用“睡眠”的倒计时功能来给电孵化行业的“自动翻蛋”使用，利用“定时”功能来作为一只“电子闹钟”等等。电路中，屏幕的公共引脚接有一只 NPN 小功率三极管，这主要是在单片机对 74HC164 传送数据时，临时关闭显示屏幕的供电以免产生“鬼影”，同时，在掉电保护时则可以完全关闭屏幕的供电。单片机预留了两个端口没有使用，这里可以在将来安排外接电存储器，以便派生例如电子打铃仪或者多次定时数据存储，成为功能更加丰富的时钟品种。各个按钮的使用说明：(请参考印刷板图)。各按键在印刷板上的编号和单片机芯片引脚和功能关系，请参考下面表格。其中，标注“G”的焊盘是电路供电的参考点，即 5V 电源的负极，俗称“地线”。所有按键都是需要和这个“G”接通的时候（需要串入 1K 左右电阻），该按键才算是“被按下”。当这个“G”引出到按键板时，需要在它上面串接一只 1K 左右的电阻，不要直接让其和各按键引脚直接“短接”，以防止芯片内部引脚损坏。由于按键和输出端口比较多，也可以根据自己的实际使用情况，对自己不准备使用的按键或者控制输出引脚不理会它，让它悬空即可。仅仅把自己需要使用的按键和控制输出端口引出印刷板外就可以了。按键名称调整小时芯片引脚调整分钟芯片引脚定时芯片引脚睡眠（倒计时）芯片引脚秒显示芯片引脚年度显示芯片引脚日期显示芯片引脚星期显示芯片引脚定时输出芯片引脚睡眠输出芯片引脚消隐芯片引脚蜂鸣器芯片引脚印刷板编号A0-4PA1-5PA2-6PA3-12PA4-13PA7-1PA6-24PA5-14PT1-3PT0-22PC-2(8)PBP-10P蜂鸣器输出端口：蜂鸣器输出端口可以直接和无源蜂鸣器连接，芯片内部输出的是音频信号，但是，如果需要获得更大的响声，请加接一级三极管放大器，利用三极管的“C”极或者“E”极来推动蜂鸣器，就会有足够大的声音音量。蜂鸣器端口和三极管的“B”极连接时，中间需要串接一 2K - 5K 左右的电阻，以防损坏端口或者损坏三极管“B-E”结。睡眠（倒计时）控制输出端口和定时控制输出端口，其本身输出能力都比较小，也需要外加一级三极管放大器电路来驱动其他被控制的负载，同样地，在控制输出端口和三极管的“B”极之间，也需要串接一只 2K - 5K 的电阻，以防损坏端口或者损坏三极管“B-E”结。上面提到的外加三极管放大器，选择 NPN 或者 PNP 三极管都是可以的，但是，从供电的极性来看，推荐使用 NPN 极性的三极管比较方便连接。所有操作按键的操作都是相同的，这就是当某一个按键被按下时，对应的功能会立即出现，例如：按下调整小时按键，小时数字就会递增 1 个字，按住该按键不放，小时数字就会“跑”起来；调整分钟的按键和上面相同。这两个按键是使用频率最高的，它们还配合年度、日期、定时、睡眠（倒计时）星期等按键，用来修改屏幕上面的数字。数字钟初次上电时，时钟默认显示上午 12:00 （屏幕左上角的圆点点亮），而按下睡眠或者定时按键时，屏幕默认的是下午 12:00 ，（屏幕左上角的圆点不亮）。这样安排是为了避免一上电定时输出就自动立即有效。睡眠(倒计时)开始的时候，控制端口会立即输出高电平，当倒计时运行到 0:00 的时候，蜂鸣器会自动响起，延时 5 秒后自动关闭，同时控制输出会返回到低电平。（注意：屏幕睡眠并不显示倒计时的时间，而是显示实时时钟，例如：从 8:30 开始倒计时，那么，当时钟走到 10:30 的时候，就是倒计时已经走到了 0:00 ）。实际倒计时时间的长短还可以在按住“睡眠”按键的时候，配合调整小时和调整分钟按键来减少倒计时区间的长短，最短可以到一分钟。定时时间到达的时候，蜂鸣器会自动响一分钟，同时定时输出端口会输出高电平，这个高电平会维持长达一个小时后自动关闭，如果不希望这个蜂鸣器或者定时输出这么长时间，可以在它们输出的时候按动一下“定时”按键，即可终止此次输出。供电要求：本电路印刷板要求使用直流稳压后的 6V 电源供电，经过电路中一只“防反接”二极管后，实际供电为 5.4V 左右，而对单片机而言，电源还需要经过一只 1N4148 二极管，那么，单片机的供电电压就是 4.8V 左右。这样做是为了在掉电保护时，电池的电能仅仅只供单片机芯片使用，而不会通过 1N4148 对其他无关芯片供电，以便节省电池电量。请参考印刷板，上面已经准备好了安装可充电池的位置，也已经保证了在正常外部电源供电时，能够对电池进行浮充充电。如果需要使用掉电保护功能，请自行安装这个可充电池，安装时对照好印刷板的极性标注，不能接反了。印刷板上标注的“+”就接电池的正极。一只 60mAh 的小电池，可以在掉电保护中维持时钟走时长达一个月之久。时钟走时准确度的调整：。一般地，在产品发出时，基本上按照每天误差不大于 0.5 秒进行过初步调整，受温度、各地气压和路途环境的影响，如果在实际走时中，发现时钟误差大于每天 1 秒钟，那么，可以参考电视机或者收音机的标准报时信号，微调印刷板上的 5/25P 微调电容器，每次只是调整约 10 度的角度，过 24 小时再观察一下，不要操之过急，反而不容易调准。总之，这是一款结构简单，功能较多，实用性很强的电路，不仅