超级环保电子钟制作说明

15元打造超级环保电子钟制作说明让我们先看一下这台超级环保电子钟的照片说到超级，这台电子钟有以下特点一尺寸超级大外观尺寸达到650450MM，实际有效显示尺寸为485325MM,时间显示使用了字高为18英寸显示屏（简称为1号屏）；日期使用了字高为15英寸显示屏（简称为2号屏）；其他使用了字高为10英寸（简称为3号屏）和05英寸显示屏（简称为4号屏），外观漂亮大气，特别适合于眼神不好或厅堂较大的家庭或单位使用。二功能超级强1、显示功能年、月、日、星期、时、分、秒；农历月、日；温度、闹显示、音乐报时、交流电压。2、音乐报时功能带开关和两挡音量设置。3、闹功能三挡选择，带星期、开关和两挡音量设置。4、走时误差自动校对功能采用软件对32768HZ时基晶振温度特征进行动态的校正。5、停电显示时间功能停电后以低亮度方式显示时和分，时间可达为48小时。6、防雷电设计作为对开关供电电源的重要保障措施，设有专门保护电路防止雷电损坏。7、夜间省电设计2000600自动调低数码管亮度，实现省电和延长数码管寿命。8、遥控功能与操作键相适应，配有四键遥控器，实现全功能遥控。三走时超级准经过一般调试，本款电子钟年误差可在15秒以内。四电能超级省这样一款超大尺寸的电子钟的耗电低的令人难以想象，白天（6002000）约15W；夜间（2000600）约11W。五操作超级方便四操作功能键盘加遥控器，可方便实现调时、定闹、止闹、闹音量、音乐报时开关、音量的调整。说到环保，这台电子钟有以下特点（一）废品再利用整个电子钟所有元器件都是通过家中的废旧物件再利用和从废品再生公司获得，几乎没有再用其他的新电路板或洞洞板，此外，关于改制电路焊接所用的焊锡也取自旧电路板，除了用了一点松香，其他均为废品再利用，从而实现了制作上的环保。（二）省电这是环保的另一个方面，如果本电子钟没有进行改进优化和使用变压器供电至少需要810W的功耗，而且功率因数也远小于1。为此，采用了开关电源和多组适配供电技术，加上脉冲调宽型显示驱动芯片（PR8501B、TM1628）的采用以及全部电路的优化（见后详述），使整个电路的功耗非常小（日间约15W,夜间约11W）,从而实现了真正意义上的环保。那么，怎样用区区的15元如何打造这台超级电子钟的1、主板用的是旧电子称的主板,价格2元（再生资源公司购得，下同），至于是哪家电子称厂商的主板不太清楚（没有看到电子称实物），用的是带LED驱动芯片PR8501B或TM1629A等，可直接显示8段16位的LED数码管；利用板上所带的双积分AD转换电路（后有专门介绍）进行测量温度和交流电压；其他功能亦可扩展使用。2、MCU电子称主板的MCU用的是STC89C51，做超级电子钟不够用，笔者选用的是AT89C52,获得的渠道是用一块宽带数据通讯子板，价格3元。板上还带有DS1302时钟电路，X5404CPU监控芯片等，既解决MCU问题，又解决了时基电路和存储器EEPROM的问题，替下的STC89C51和省下其他元器件亦可做其他用途。3、存储器因X5404另有他用（用在本电子钟中有点浪费）所以选择一款24C02,价值1元。4、辅助显示芯片由于主板显示的数据位最多只有16位，本电子钟实际显示位为29位，所以需要对显示位进行扩充。笔者选用的是TM1628SC6928，获得的渠道是一块旧DVD显示面板，价值1元。TM1628驱动共阳LED可达7段10位（驱动共阴LED只能达8段7位）。同时，自带的遥控头可解决遥控接收的问题。5、LED数码管主要取材于旧的银行存款信息显示屏（论公斤称量），价值约3元；6、遥控器旧的4键音响遥控器，价值1元。7、电源利用自己家中的旧摩托罗拉手机充电器、旧手机电池。8、其他接插件、继电器、旧喇叭、音乐报时芯片、废旧即时贴等，4元。9、外壳用家中废弃的流水动态风景画改制，打开后盖，去掉灯管、电机和传动机构，揭去内部玻璃面上的风景画，在其玻璃面贴上一层黑色即时贴，用工具刀将显示部位剔除即可。一、设计方案整个电子钟的设计方案如下二、功能实现（一）DS1302计时功能DS1302网上介绍得较多，程序也比较成熟，这里也就不再赘述了。（二）测温和测电压功能温度探头交流电压探头MCUAT89C52双积分AD转换DS1302PR8501BTM1628日期、时间（缺少周秒）、报时显示屏遥控头报时、闹键盘周秒、农历日期、温度、电压、闹显示屏1、电路图（根据电子称实际电路绘制，有精简，红色部分需自制添加）2、制作要领双积分AD转换电路需自制的话，请按电路图提供的数据和连线进行即可，其中U4（TL084）可以用LM324、TLO64等代替。温度探头的制作方法Q1用一个金属封装的三极管（现在可能不太好找了，用到它要比塑封的三极管更灵敏，实在找不到，用塑封的三极管也可以）按图与四个电阻封装在一个容器中，其中把金属封装的三极管的金属大部分暴露在外面，既有利于提高灵敏度又可防潮并保持相同的温度系数，有利于提高测量精度。从温度探头获得的信号，通过OP07（低飘移运放）放大后进行AD转换。三极管的PN结压降与温度成反比关系，斜率约为26MV/,线性较好，在要求不是特别高的场合下是一款廉价易得的温度传感器。以下是从网上获得的PN结压降与温度关系实测结果，供参考。电压探头的制作方法电压探头没有采用复杂昂贵的电压互感器的方案，而采用相对直接测量的方案，在要求不高的场合有利于降低制作难度和成本。由于双积分AD转换的速率较低（每秒几次至十几次）无法直接测量交流信号，因此必须将其转换为直流信号，并对其进行测量，当然测量的速率和精度都不是特别高，但已经可以满足要求了。L1是抗干扰器件，用方形磁芯或圆形磁芯，在两个边按相反的方向用015MM的漆包线分别绕50匝；滤波电容用10U/2550V的钽电解电容器，此时滤波电路的时间常数约为50MS,对于10MS的直流脉冲已基本够用。滤波电容也不能太大比如1000U或2200U,这样测量的灵敏度就会受影响，一般取10100U即可。把所有的元件装入一个小的容器然后用密封胶或石蜡密封，以保持相同的温度系数，同时防止受潮，有利于提高测量精度。请注意，此时市电是直接接到电路板上的，但由于两端分别用1M的电阻隔离，实际电路板上的电压约110V，但由于电流很小，一般情况感觉不到，对人不会造成任何危险。滤波电容两端的电压约为UR取样/R总22047103/21064710322047/2103470516V3、双积分AD转换原理关于双积分AD转换原理网上介绍得较多，这里也就不再赘述了。在这里只是将双积分AD转换的波形图展示和介绍一下，在后面编程时会用得到。图1积分电容输入端的电压波形图2MCUINTO端比较器输出端的电压波形图中T0调零，T1正向积分，T2反向积分，T3积分结束和数据处理阶段。其中T0、T1是定时控制阶段（分别设为655MS）；T2是测量阶段；T3是数据处理阶段。4、程序设计根据双积分AD转换原理，尤其是根据电压波形来设计程序就方便得多了,通过单片机的定时器功能来完成T0、T1是定时控制GND5VT0T1T2T3T0TGND25V基准电压T0T1T0T2T325V第一轮AD转换新一轮AD转换T数字地模拟地地阶段，同时进行反向积分并开启外部中断，对比较器输出端进行捕捉，一旦比较器输出端由高到低跳转，外部中断产生，此时关闭定时器和外部中断，然后对数据进行处理，处理结束后，重新开启定时器进行新一轮转换，程序框图如右程序清单AD初始化模块、定时器0中断服务模块、捕捉中断服务模块/AD初始化模块/功能清零、启动定时器、开启正积分/VOIDAD_INTVOIDT0CNT0KA0/AD积分器重新调零KB1TMOD0X01/设置定时器016位，溢出时间65536MSTH00TL00TR01/启动定时器0ET01/允许T0溢出中断EA1EX00/不允许外部中断。PX00/外部中断优先级低/功能定时器0中断服务程序应用用于控制正积分、反积分/VOIDT0VOIDINTERRUPT1USING0/定时器0中断服务T0CNTIFT0CNT1/调零结束，进行正积分IFSELECT0/温度正积分开始KA1KB0ELSE/电压正积分开始KA0KB0ELSEIFT0CNT2TMOD|0X09/启动外部中断捕捉TH00TL00EX01/允许外部中断。PX01/外部中断优先级高KA1KB1/反积分开始ELSE/超时TR00EX00ET00AD_INT/初始化和调零/功能捕捉中断服务程序应用用于获得AD数据/VOIDT2VOIDINTERRUPT0USING2/捕捉外部中断服务TR00EX00ET00JS/计数器，连续转换5次IFJS/包含器件配置文件/DEFINEUCHARUNSIGNEDCHARDEFINEUINTUNSIGNEDINTDEFINEDIOP1_0DEFINECLKP1_2DEFINESTBP1_3DEFINESEGNUM16UCHARTAB100XBB,0X81,0XEA,0XE3,0XD1,0X73,0X7B,0XA1,0XFB,0XF3UCHARMYDATA16/定义显示16位UCHARMYDISBUF/定义指针VOIDSERIALSENDUCHARPUCHARISTB0FORI0IIELSEDIO0CLK1VOIDDISDRVUCHARDISBUFUCHARISTB1SERIALSEND0X40/设置地址自动加1STB1SERIALSEND0XC0/发送起始地址FORI0IIELSEL_DIO0L_CLK1IFSTBED1L_STB1ELSESTB0FORI0IIELSEDIO0CLK1IFSTBED1STB1VOIDDISDRVUCHARDISBUF,UCHARXH/XH1TM1628XH2PR8501UCHARI,J,K,FDATA,ADDSUCHARAT8/1位数据的二进制位UCHARBT8/待显示的8位数据（前8位或后8位）FORI0I1FORI0I0BTIBTI1FORI0I0BTIBTI13850CX125VCM13850/250/125是模拟四舍五入，目的是加快运行、速度；250是温度系数1/温度发生大于1变化IFC_LASTCXJZTMECNTT_CNTJZC_LAST/10000/获得小于22校正时间MS，1000总秒数校正系数/10000000IFC_LAST22JZTMECNT1JZTMECNT/获得大于22校正时间MSJZTMECNTJZTMECNTMODTMECNT/加上上期剩余数JZSJJZTMECNT/1000/转换成秒数MODTMECNTJZTMECNT1000/剩余数转到下期T_CNT0C_LASTCX/适时校正IFTIME04/当秒表走到4秒时进行校正，消除进位处理IFJZSJ0/如果1S则进行校正JSRCTIME116TIME0JZSJV_W13020X8E,0X00/解除写保护V_W13020X80,0X80/时钟停止V_W13020X80,JSRC/写入秒并开启时钟V_W13020X8E,0X80/写保护JZSJ0（七）遥控设计由于本电子钟遥控发射器为一已经损坏的四键音响遥控器，经测试四键中只有一键（MENU键）正常，其中两键（VOL键、VOL键）也能发出信号但两组信号完全相同，电源键（POWER）只能发出部分信号。鉴于遥控发射芯片为UPD1986，所支持的不仅仅是四键，利用调换法把损坏的三键连接到UPD1986其他脚进行测试（最好是使用示波器，如果没有可用单片机来测试，测试程序可以自己编写，利用INT0和INT1两个外部中断可获得完整信号宽度）直到获得完整但各不相同的信号为止。将遥控头与外部中断INT1相连，然后编写以下简单程序即可实现全功能遥控/功能设置遥控器初始化说明/VOIDHW_INITUCHARCCFORCC0CC0HWHWCOUNTTH1LWHWCOUNTTL1TL10TH10HWCOUNTIFHWCOUNT5EX10/关外部中断1TR10/关定时器1/功能处理遥控数据说明0低电平113MS,1高电平113MS，通过P33获得的1个信号为226MS一个单位为1MS亦可分辨，实际采用了208US为计量单位，增加其分辨率,之所以用208US，是因为208是一个完整的16进制单位，能加快运行速度。要准确获得低电平和高电平信号宽度（1或0）一般必须应采用两个外部中断，在这里显然不可能，INT0已用于AD转换，所以不能精确处理数据,但已经满足实际要求。/VOIDCTRLUCHARCCUINTDATASDATASHW1256LW1/208IFDATAS10/引导码正确FORCC2CC5000/增加校正数，确保指令正确ELSEDATASDATAS/208IFCC2C_DATADATASELSEC_DATAC_DATA8DATAS/位移，把4个8位数据连接到一块，成为/一个32位数，便于判断。IFC_DATA0X0A0A8C0ADO_TSET/调时IFC_DATA0X10910A10DO_TNO/调闹IFC_DATA0X158C0A15DO_ADD/IFC_DATA0X1A860A1ADO_DEC/FORCC0CC5CCDISPLY/延时HW_INIT/重新遥控初始化四、电路原理和源程序电路原理图和源程序见相关附件。需要特别指出的是多模块源程序没有经过测试，目的是方便爱好者引用；单模块源程序已经过测试，运行正常，实际制作时建议采用。实际制作完成后的核心部分展示如下五、几点说明1、本人之所以推出本电子钟的详细制作方法目的是为了抛砖引玉，一方面可以为广大爱好者提供可靠实用的资料；另一方面也可以拓展广大爱好者的制作和编程思路