"跟隨文中的制作部分可以制作出以單片機(jī)為核心的實(shí)用小作品"，是否還記得這一充滿誘惑的承諾，下面的文字中我將如數(shù)兌現(xiàn)。本來我所制作過的東西并不多，還要從中找到一些最能吸引眼球的真是不容易。我要盡量找到簡(jiǎn)單易制的東西，要讓大家輕松找到單片機(jī)制作的成功感覺；制作的東西要有實(shí)用性，不能把辛辛苦苦忙了幾天的制作成果丟在角落里蓋滿了灰塵；除此之外它還要是精致的、出類拔萃的，每個(gè)制作都要有自己獨(dú)特之處，從制作中可以了解許多原理、獲得更多經(jīng)歷。最后精心挑選了下面的幾個(gè)小制作，附上它們?cè)敿?xì)制作介紹和成品的使用說明，你會(huì)發(fā)現(xiàn)它們是與眾不同的，而且都可以做到商品級(jí)別。心靈手巧的你可以多制作幾個(gè)送給好朋友或是心怡已久的女生。各制作的內(nèi)容都是相互獨(dú)立的，可以選擇自己喜歡的來制作。所有制作項(xiàng)目可以點(diǎn)擊這里下載，程序中的關(guān)鍵語句都有詳細(xì)的注釋，參考這些系統(tǒng)而完整的程序來學(xué)習(xí)單片機(jī)編程要比看一大堆流水彩燈的小程序更有意義。

以下的所有制作都沒有電源部分電路圖，幸好它們都是5V電源供電，可以用一套成熟的電源設(shè)計(jì)放之四海而皆準(zhǔn)。我提供你參考的電源設(shè)計(jì)，見《十八般兵器》圖4，據(jù)說這是經(jīng)典的電源電路，至少電路圖看起來很漂亮，不是嗎？

3208LED點(diǎn)陣電子鐘

這是我最成功的作品之一，到目前我已經(jīng)把版本升級(jí)到了3.0，技術(shù)上已經(jīng)較成熟，而且我設(shè)計(jì)的強(qiáng)大功能也讓它非常實(shí)用。我制作的第一臺(tái)電子鐘樣品現(xiàn)在就安靜地躺在書桌上。高度的認(rèn)真和耐心需要在這個(gè)制作過程中堅(jiān)持到底，這是相當(dāng)必要的，整個(gè)電路的復(fù)雜并不算可怕，反而是對(duì)單片機(jī)電路制作的陌生容易產(chǎn)生畏懼。別怕，至少還有我，我總會(huì)陪在你身邊，把需要注意的地方、難理解的內(nèi)容說清楚，實(shí)在不行的話你還可以在網(wǎng)上找到我，幫你在線解決問題，如果那時(shí)我還活著。

 

圖1

作品介紹

制作之前先介紹一下這個(gè)電子鐘的實(shí)用功能，看看這個(gè)小家伙是不是你的生活所需。我盡量用電子商品促銷廣告的形式介紹這個(gè)電子鐘，令其老少咸宜、婦孺皆知。在網(wǎng)上，這款電子鐘已經(jīng)成為單片機(jī)愛好者喜愛的制作對(duì)象，借助《無線電》雜志您將率先領(lǐng)略它的魅力，心動(dòng)不如快行動(dòng)，趕快打起精神制作吧！

功能特點(diǎn)

采用獨(dú)特的8行32列LED點(diǎn)陣顯示屏作為顯示單元，其顯示亮度高、自發(fā)光、無視角，制作者可以隨意選擇屏幕大小和發(fā)光顏色，其優(yōu)勢(shì)在眾多時(shí)鐘顯示屏中脫穎而出。

日期、時(shí)間、星期、溫度全信息交替顯示，所需信息一目了然。

采用專業(yè)時(shí)鐘芯片DS1302和備用電池，時(shí)鐘掉電依然走時(shí)，用戶設(shè)置鬧鐘時(shí)間永久保存。

遠(yuǎn)離機(jī)身的溫度傳感器設(shè)計(jì)，0～60℃環(huán)境溫度顯示更精確。

全功能菜單操作，4個(gè)按鍵操作，可加減調(diào)時(shí)，操作方便。

8路獨(dú)立鬧鐘功能，可以設(shè)置獨(dú)立鬧鐘時(shí)間和模式，大鬧生活每一天。

多種整點(diǎn)報(bào)時(shí)時(shí)間范圍設(shè)置，保證休息時(shí)間不打擾。

多種操作提示音，高音量鬧鐘音，耳目一新。

設(shè)計(jì)有全屏LED點(diǎn)陣測(cè)試功能，制作和使用時(shí)輕松檢查L(zhǎng)ED壞點(diǎn)。

首次通電時(shí)可自動(dòng)初始化時(shí)鐘芯片。

采購時(shí)間

又要拉清單了，有一些"視情況而定"的元器件就是看你喜歡什么款式或是看能買到什么樣的款式。表1所示是3208LED電子鐘元器件清單，將這個(gè)表單打印出來直接展示給賣元器件的老板看，一根煙的功夫交上錢提著東西就回家了。

 

表1

你知道現(xiàn)在我要說什么嗎？用后腦勺想都能知道我又要嘮叨幾句了。干我們這行的不僅硬件、軟件都要會(huì)，還要有動(dòng)手能力，在制作3208LED電子鐘的過程中可以給自己的動(dòng)手能力打分。

表1的第一項(xiàng)是LED點(diǎn)陣屏，我可不是隨便就把它放到前面的，整個(gè)制作最重要的器件就是它。假如你到了電子市場(chǎng)，首先就是找一款LED點(diǎn)陣屏，它要是8行8列單色點(diǎn)陣屏，柜臺(tái)玻璃下面擺滿不同大小和風(fēng)格的，你要考慮后繼電路板的大小還有你想設(shè)計(jì)的樣子。選4塊同樣的點(diǎn)陣屏橫著擺成一列，這就是它未來的樣子，每塊單價(jià)在5元～8元左右，賣屏的老板會(huì)說這是最低價(jià)了，其實(shí)還可以砍砍。買到手里的LED點(diǎn)陣屏要注意它的引腳，一般它并不會(huì)如你我想象的那樣按順序排列好，而是需要用萬用表測(cè)量的，把表打到測(cè)試二極管的擋位（一般用歐姆擋也可以），隨機(jī)地找兩個(gè)引腳測(cè)試，看著前面的LED有沒有點(diǎn)亮的，沒有則改其他引腳再試，有則將引腳位置、點(diǎn)亮的LED的行列位置和極性記錄下來。最后我們將得到一份完整的LED點(diǎn)陣列數(shù)據(jù)表，這是非常重要的數(shù)據(jù)，不可以有一點(diǎn)差錯(cuò)。圖2所示是8×8LED點(diǎn)陣屏內(nèi)部結(jié)構(gòu)，16條引腳我已經(jīng)標(biāo)示出來，實(shí)際引腳位置并不是這個(gè)簡(jiǎn)單的順序，萬用表總結(jié)出來的數(shù)據(jù)表就是幫你整理引腳位置用的。

 

圖2LED點(diǎn)陣屏結(jié)構(gòu)

本電子鐘是具有溫度顯示功能的，這就需要有一種溫度傳感器芯片來實(shí)現(xiàn)。而現(xiàn)在溫度傳感器的種類眾多，在應(yīng)用于高精度、高可靠性的場(chǎng)合時(shí)DALLAS（達(dá)拉斯）公司生產(chǎn)的DS18B20溫度傳感器當(dāng)仁不讓。超小的體積、超低的硬件開消、抗干擾能力強(qiáng)、精度高、附加功能強(qiáng)，使得DS18B20更受歡迎。對(duì)于我們普通的電子愛好者來說，DS18B20的優(yōu)勢(shì)更是我們學(xué)習(xí)單片機(jī)技術(shù)和開發(fā)溫度相關(guān)的小產(chǎn)品的不二選擇。DS18B20溫度傳感器外觀和普通三極管沒有什么區(qū)別，它是直接將溫度值處理成數(shù)字信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)的，所以精度高、價(jià)格也高，一支10元左右。最好把它單獨(dú)包裝，要是不小心當(dāng)三極管來用，那你就賠大了。在制作電路的時(shí)候要將DS18B20用導(dǎo)線延展出來，不然電路板發(fā)熱會(huì)讓溫度顯示失準(zhǔn)。

頭一次用的東西不少，DS1302時(shí)鐘芯片算是一個(gè)，下面的文章里還會(huì)用到，它是8個(gè)腳的芯片，好像動(dòng)漫版蜘蛛造型的裝飾物。DS1302還是DALLAS公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片產(chǎn)品，它內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘和31字節(jié)靜態(tài)RAM，通過簡(jiǎn)單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路可提供秒、分、時(shí)、日、星期、月、年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整，時(shí)鐘操作可通過AM/PM指示決定采用24或12小時(shí)格式。DS1302與單片機(jī)之間能簡(jiǎn)單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需用到三個(gè)接口線。DS1302工作時(shí)功耗很低，保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于1mW。它可以應(yīng)用于電話、傳真、便攜式儀器、電池供電的儀器儀表以及3208LED電子鐘當(dāng)中。如果想讓制作好的時(shí)鐘掉電后也依然走時(shí)就應(yīng)該買一個(gè)備用電池，可以選擇3.6V可充電的鎳氫電源，它可以在電子鐘通電時(shí)為電池涓流充電，而普通非充電電池也可以使用，只是一年半載后它會(huì)變成廢鐵。DS1302價(jià)格在6元左右，多買幾個(gè)再讓老板白送配套的晶振。

74HC154是一種4線轉(zhuǎn)16線的譯碼器，簡(jiǎn)單說來就是一個(gè)接口擴(kuò)展芯片，如果單片機(jī)有一百多個(gè)I/O口也就用不到它了。單片機(jī)使用4條數(shù)據(jù)線和譯碼器連接，并向譯碼器發(fā)送BCD碼，共有16種碼值，每個(gè)值對(duì)應(yīng)一個(gè)輸出接口的電平狀態(tài)，相當(dāng)于讓單片機(jī)又多了一排I/O口。這么好的芯片僅售4元左右，應(yīng)該不算貴哦。^_^

元器件說完了，再說說原理圖?，F(xiàn)在要有耐心聽我把話說完，原理圖也是重要的一環(huán)，要是不小心弄錯(cuò)了再修改是很麻煩的。圖3是3208LED電子鐘的電路原理圖，大家知道嗎，我用了幾個(gè)小時(shí)才把它畫好的，兼顧直觀與美觀，如果喜歡的話就表揚(yáng)我?guī)拙洹ｋ娐分邪▎纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)部分、LED點(diǎn)陣屏驅(qū)動(dòng)部分、列數(shù)據(jù)擴(kuò)展部分、時(shí)鐘電路部分、溫度傳感器電路部分、揚(yáng)聲器部分、按鍵部分，另外建議留出ISP下載線接口，方便程序下載和以后的學(xué)習(xí)，反正我們已經(jīng)有了ISP下載線了，加個(gè)排針不就行了。我是選擇較小一點(diǎn)的電路板，用多層疊加在一起制作的，這樣制作可以節(jié)省空間，將飛線藏在夾層里面，如圖4所示。制作中LED點(diǎn)陣屏的引腳測(cè)量是重要的，前面已經(jīng)說過，還有就是要注意P2接口的連接，如圖3所示的樣子，不要接反。將這些元器件焊接起來是非常不容易的，既要認(rèn)真又要耐心，沒焊幾條線你就會(huì)感覺到這和洗碗一樣，是無聊重復(fù)的工作。別打算花一百塊錢雇個(gè)人幫你焊，那樣你什么也學(xué)不到，成功就在眼前了，加油！

 

圖3

 

圖4背側(cè)面

工作原理

單片機(jī)制作的東西是不容易從原理說明的，一般都是分析程序的流程，在其它單片機(jī)制作的文章里可見一斑。事先說好了這里不談編程，我就說一點(diǎn)LED點(diǎn)陣屏驅(qū)動(dòng)的原理吧，看看這256個(gè)LED是怎么按照我們的意愿點(diǎn)亮的。

圖2所示是LED點(diǎn)陣屏的內(nèi)部是陣列的連接方式，單片機(jī)的P0和P2接口分別連接4塊LED點(diǎn)陣屏的行接口，而16個(gè)列接口由74HC154控制逐一選通。現(xiàn)在電路被簡(jiǎn)化了許多，假設(shè)P0和P2接口所有數(shù)據(jù)線都變成高電平，則相應(yīng)的行接口通過VT1～VT16就被拉到高電平了，這時(shí)如果所有列都被拉到低電平則會(huì)一片光明，所有的LED都會(huì)被點(diǎn)亮，雖然這并不是我們想要的效果，但控制LED顯示的味道慢慢變濃了。如果我們只想讓第一列的LED點(diǎn)亮，我們只要拉低第一列的電平就行了，其他列都是高電平自然是沒有電流的。想讓第5列點(diǎn)亮就拉低第5列，這個(gè)選擇由單片機(jī)向74HC154發(fā)出的BCD碼決定。好，如果現(xiàn)在我想同時(shí)只點(diǎn)亮第1列和第5列應(yīng)該怎么辦呢？因?yàn)榭蓱z的74HC154只能根據(jù)單片機(jī)的指令同一時(shí)間選通一列。如果不了解人類的生理特點(diǎn)，愛迪生來了也不能解決這個(gè)問題。我們可以從電視顯示原理中得到真經(jīng)，流暢的電視的圖像是利用逐點(diǎn)掃描技術(shù)和人眼的視覺暫留特點(diǎn)而實(shí)現(xiàn)，圖像以至少每秒25次的頻率出現(xiàn)時(shí)我們就被忽悠了，當(dāng)我們快速地在第1列和第5列之間交替點(diǎn)亮LED時(shí)就會(huì)讓我們感覺它們是同時(shí)被點(diǎn)亮了。幸好單片機(jī)可以達(dá)到這樣的速度，不然再高級(jí)的LED顯示屏也只是一塊流水燈?；谶@個(gè)原理，我們就可以同時(shí)點(diǎn)亮更多行甚至全屏，但這還不是我們想要的效果。不急，謎底就要浮出屏幕了。我們先讓單片機(jī)幫我們從第1列到最后1列交替顯示，讓整個(gè)屏幕都亮起來，之后我們?cè)偻低档刈鳇c(diǎn)小動(dòng)作。我們?cè)诮惶骘@示到第1列的時(shí)候在P0和P2接口上動(dòng)手腳，讓P0.0接口為高電平，其它都為低電平，這時(shí)只有第1行第1列的一個(gè)LED點(diǎn)亮了。當(dāng)交替顯示到第2列時(shí)讓P0.1接口為高電平，其他都為低電平，這時(shí)只有第2行第2列的一個(gè)LED點(diǎn)亮了。以此類推就顯示出了一條斜線，則在交替選通某一列時(shí)就在行中送入這一列要顯示的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，這就是謎底：逐列掃描?？梢栽诩埳袭嬕粋€(gè)32列8行的點(diǎn)陣列，之后再重看一遍上前的敘述，聰明的你豁然開朗。關(guān)于單片機(jī)如何讀取溫度和時(shí)間數(shù)據(jù)，這要等你學(xué)會(huì)編程之后再說，或是不用說就已經(jīng)明白了。

系統(tǒng)的工作流程是復(fù)雜的，復(fù)雜到我不能記得全部的細(xì)節(jié)，這里我只能簡(jiǎn)單介紹一下。系統(tǒng)通電后會(huì)先顯示開機(jī)標(biāo)志“DoYoung”，這證明這個(gè)鐘是我設(shè)計(jì)的，別人都這樣設(shè)計(jì)，我也跟著湊個(gè)熱鬧。開機(jī)標(biāo)志顯示1秒后單片機(jī)會(huì)讀取時(shí)鐘芯片數(shù)據(jù)并檢查時(shí)間數(shù)據(jù)有沒有丟失，如果芯片是第一次使用或時(shí)間數(shù)據(jù)已經(jīng)丟失則單片機(jī)會(huì)對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行初始化，即將時(shí)間設(shè)置為2007年1月1日0時(shí)0分0秒并開始走時(shí)，這是很重要的環(huán)節(jié)，不進(jìn)行初始化的時(shí)鐘芯片可能走時(shí)不準(zhǔn)甚至不能走時(shí)。接下來進(jìn)入時(shí)間顯示程序，這是個(gè)無限循環(huán)的部分，單片機(jī)會(huì)不斷地從時(shí)鐘芯片、溫度傳感器中讀出動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)送入LED顯示屏顯示。前面提到DS1302中有一個(gè)31字節(jié)的RAM空間，這是供用戶使用的空間，我們的8路獨(dú)立鬧鐘數(shù)據(jù)和整點(diǎn)報(bào)時(shí)數(shù)據(jù)都存放在這里。當(dāng)單片機(jī)讀取時(shí)鐘芯片時(shí)是將時(shí)間數(shù)據(jù)和31字節(jié)RAM的數(shù)據(jù)一塊讀出來的，然后將現(xiàn)在的時(shí)間和鬧鐘方式設(shè)置為開啟狀態(tài)的鬧鐘時(shí)間進(jìn)行對(duì)比，如果時(shí)間相同則說明鬧鐘時(shí)間到，LED顯示屏閃爍顯示鬧鐘時(shí)間，揚(yáng)聲器開始大喊大叫1分鐘。在這一分鐘里單片機(jī)也會(huì)一直判斷是否有按鍵被按下，如果有則關(guān)掉揚(yáng)聲器返回時(shí)間顯示狀態(tài)。不只是鬧鐘到時(shí)才判斷按鍵的，在平常的時(shí)間顯示時(shí)單片機(jī)也會(huì)不斷判斷是否有鍵被按下，因?yàn)樗ㄟ^這個(gè)知道人們要中斷時(shí)間顯示而進(jìn)入菜單操作。要在操作時(shí)想到你雖然是在和單片機(jī)打交道，也需要耐心而溫和地操作。

使用說明

當(dāng)一切制作完成后下面的使用說明才有實(shí)效。這個(gè)電子鐘的操作是簡(jiǎn)單而快捷的，也許你會(huì)為它的設(shè)計(jì)和操作而著迷。當(dāng)然也可能會(huì)有令你不如意的地方，當(dāng)你慢慢學(xué)會(huì)修改程序的時(shí)候就可以改到滿意為止，甚至從頭寫一個(gè)比我這個(gè)還好的程序，我只算是引領(lǐng)入門或叫拋磚引玉。

圖3所示的按鍵定義是這樣的，SB1：菜單/退出，SB2：確定/下一項(xiàng)，SB3：加1，SB4：減1。開機(jī)畫面為DoYoung，也可在時(shí)間顯示狀態(tài)按下“加1”鍵也可顯示，1秒后自動(dòng)返回。時(shí)間顯示使用日期、時(shí)間、溫度切換顯示方式，日期和溫度停留1秒，時(shí)間停留2秒。在時(shí)間顯示狀態(tài)按下“減1”鍵也可顯示版本信息，1秒自動(dòng)返回。在時(shí)間顯示狀態(tài)按下“確定/下一項(xiàng)”鍵即可點(diǎn)亮全屏LED，1秒后自動(dòng)返回時(shí)間顯示狀態(tài)。這一功能可以方便硬件電路后或使用中測(cè)試LED壞點(diǎn)。在時(shí)間顯示狀態(tài)按下“菜單/退出”鍵也可進(jìn)入功能主菜單或從任何菜單中退出到時(shí)間顯示，按“加1”或“減1”鍵選擇功能項(xiàng)，功能項(xiàng)目循環(huán)選擇，它們是：

ALARM1～ALARM8（從1到8的8路獨(dú)立鬧鐘設(shè)置）

TIME（實(shí)時(shí)時(shí)鐘設(shè)置）

POINT（整點(diǎn)報(bào)時(shí)設(shè)置）

ON&OFF（鬧鐘總開/關(guān)設(shè)置）

以上是主菜單的功能項(xiàng)，下面是各菜單中的二級(jí)菜單內(nèi)容，按下“確定/下一項(xiàng)”鍵進(jìn)入相應(yīng)功能的二級(jí)菜單。在ALARM1～ALARM8選項(xiàng)中按“確定/下一項(xiàng)”鍵進(jìn)入，第一項(xiàng)是鬧鐘方式設(shè)置，由數(shù)字0～6表示：0：此鬧鐘獨(dú)立關(guān)閉，1：此鬧鐘鳴響一次后自動(dòng)關(guān)閉，2：此鬧鐘常響，3：此鬧鐘周一至五鳴響周六、日除外，4：此鬧鐘周一至六鳴響，5：此鬧鐘周六、為置設(shè)方式鐘鬧。整調(diào)鍵”1減“或”1加，“鐘分和時(shí)小鐘置鬧鍵設(shè)”項(xiàng)下一/確定“按再。鳴響日周鐘鬧此：6，鳴響日0時(shí)（獨(dú)立關(guān)閉此鬧鐘）其鬧鐘時(shí)間數(shù)據(jù)不丟失。鬧鐘鳴響時(shí)間為1分鐘，在此期間按任意鍵可停止鳴響。

整調(diào)鍵”1減“或”1加?！爸迷O(shè)項(xiàng)逐分、時(shí)、周、日、月、年按，置設(shè)時(shí)間入進(jìn)鍵”項(xiàng)下一/確定“按中選項(xiàng)TIME在它們，按“確定/下一項(xiàng)”鍵進(jìn)入下一項(xiàng)設(shè)置，按下“菜單/退出”鍵退回時(shí)間顯示狀態(tài)。時(shí)間設(shè)置里沒有秒的操作，但當(dāng)分?jǐn)?shù)據(jù)更新時(shí)秒值自動(dòng)變?yōu)?0秒。注意：設(shè)置值前面的“T：”表示時(shí)間設(shè)置，如果是“A：”表示設(shè)置鬧鐘，“P：”設(shè)置整點(diǎn)報(bào)時(shí)。

在POINT選項(xiàng)中按“確定/下一項(xiàng)”鍵進(jìn)入整點(diǎn)報(bào)時(shí)設(shè)置，當(dāng)設(shè)置從7時(shí)到23時(shí)啟動(dòng)整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能時(shí)不包括7時(shí)和23時(shí)，即從8時(shí)到22時(shí)。按“確定/下一項(xiàng)”鍵選擇其它時(shí)段，按“菜單/退出”完成設(shè)置退回時(shí)間顯示狀態(tài)。

在ON&OFF選項(xiàng)中按“確定/下一項(xiàng)”鍵進(jìn)入鬧鐘總開關(guān)設(shè)置，進(jìn)入時(shí)的顯示為當(dāng)前設(shè)置狀態(tài)，按“確定/下一項(xiàng)”鍵選擇總開關(guān)狀態(tài)，開關(guān)為關(guān)時(shí)8個(gè)鬧鐘都不響應(yīng)，但設(shè)置數(shù)據(jù)不丟失。

好玩吧？會(huì)玩的吧？它的魅力不只停留在三分鐘的新鮮感，日后的實(shí)用性更能讓你受益非淺。希望你在玩夠了之后回過頭來研究一下源程序，看看它是怎么實(shí)現(xiàn)這些有趣功能的，單片機(jī)是一個(gè)非常有趣的東西，我相信你和我一樣，滿臉笑容、深信不疑。

練武場(chǎng)

有許多朋友制作了我的這款電子鐘，可是他們對(duì)如此費(fèi)盡心思的設(shè)計(jì)依然不滿。他們希望LED顯示屏上的字可以從右至左流動(dòng)顯示，感覺這樣會(huì)好看一些。我也是同大家一樣的審美觀，不過我在設(shè)計(jì)它的時(shí)候兼顧了實(shí)用和美觀，偏向任何一邊都是會(huì)得罪人的。其實(shí)流動(dòng)顯示的實(shí)現(xiàn)并不困難，我也實(shí)驗(yàn)過，只是流動(dòng)得太快會(huì)看不清顯示，如果放慢的話一次時(shí)間的完整顯示會(huì)讓你等得不耐煩。不過并不絕對(duì)是這樣的，也許你有更好的方法可以實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在機(jī)會(huì)在這里，聰明的你可以嘗試研究一下。