工程師電子制作故事：實戰(zhàn)單片機電子鐘

工程師電子制作故事：實戰(zhàn)單片機電子鐘時間：2012-06-0114:34:41來源：前一段時間起先帶學生進行畢業(yè)設計，學生想做一個電子鐘，問我怎么做，我告知他得有一點專業(yè)性，否則不能稱其為畢業(yè)設計。經(jīng)過1個月的反復醞釀，我們確定了如下方案和最終目標：1.整體功能達到市售電子日歷效果，顯示內容包括年、月、日、星期、時、分、秒、室溫。2.實時時鐘芯片有兩種：DS12C887、DS1302。學習和運用過程中可進行選擇。3.數(shù)碼管限制采納MAX7219專用掃描驅動芯片。4.電路板上留有PS/2鍵盤接口，用于調整當前時間、數(shù)碼管顯示亮度、鬧鈴時間。這一點和一般電子日歷有明顯區(qū)分，終歸我們做的是一個有點專業(yè)要求的電子鐘。5.電路板上安裝有繼電器，可作為簡潔的時間限制或溫度限制裝置。6.設計出原理圖和PCB圖，找廠家制出PCB，編程實現(xiàn)預期效果。下面對整個電子鐘的設計和制作過程做一個圖示說明，希望對想做這方面畢業(yè)設計的學生摯友有所幫助。主要元器件選用1.單片機就用AT89S51吧，太便利了，只要在側面留有ISP插針接口，外接編程器就可以便利地在線改寫調試程序了。ISP編程插針設置如圖1所示。

圖1AT89S51側面ISP插針設置圖

2.實時時鐘芯片有DS12C887、DS1302兩種。前者內部自帶鋰電池，后者要外接后備電池，二者的實物對比如圖2所示。DS12C887的最大特點是有15種頻率可編程方波輸出功能，在某些狀況下可作為簡易的方波發(fā)生器，電路板上也設有輸出拉環(huán)和插針，便于不同場合的連接需求，如圖1中的標示。圖2DS1302和DS12C8873.PS/2接口PS/2接口就是電腦主機后面的鍵盤或鼠標接口，實物如圖3所示，共有6個引腳，實際只用4個，分別是電源正、電源負、數(shù)據(jù)腳、時鐘腳，各插孔功能標識見圖4。圖3PS/2接口圖4PS/2插孔功能分布4.MAX7219很便利的一款專用數(shù)碼管驅動芯片，與單片機之間采納三線連接，串行傳送數(shù)據(jù)，就是對電源要求高一些，在緊靠它的地方加上兩個電容就能使其穩(wěn)定工作，實物見圖5。圖5MAX7219

5.溫度傳感器DS18B20是最佳選擇，體積小巧，與單片機連接簡潔，數(shù)據(jù)處理便利，實物如圖6所示。圖6DS18B20實物

原理圖設計經(jīng)過試驗板搭接和綜合考慮，各器件與單片機各引腳的連接關系如下：1.AT89S51的P1.5、P1.6、P1.7用于ISP編程，不作他用。2.DS1302的第7腳（SCLK）、第6腳（I/O）、第5腳（RST）分別接AT89S51的P1.0、P1.1、P1.2。3.MAX7219的第1腳（DIN）、第12腳（CS）、第13腳（SCL）分別接AT89S51的P2.0、P2.1、P2.2。4.DS12C887的第4腳（AD0）—第11腳（AD7）接AT89S51的P0.0～P0.7、第13腳（/CS）接P2.7、第14腳（AS）接ALE、第15腳（R/W）接P3.6、第17腳（DS）接P3.7、第19腳（IRQ）接P3.3。5.LED、繼電器、DS18B20分別占用P3.0、P1.4、P1.3。設計原理圖如圖7所示。圖7單片機電子鐘原理總圖（此圖為工程圖，為與印制電路板一樣，元器件代號未做標準化處理）

PCB設計這里PCB設計沒有根據(jù)傳統(tǒng)的設計依次，即由原理圖到網(wǎng)絡表再到PCB，主要是因為有的元件沒有現(xiàn)成的封裝，相比之下對于這個不太困難的電路，手工布線更為敏捷。經(jīng)過半個多月的純手工設計，最終的PCB圖如圖8所示。圖8單片機電子鐘PCB圖焊接制作及編程調試將PCB圖發(fā)給電路板廠家，經(jīng)過半個月的等待，最終等到了成品電路板，黑色的阻焊層與白色的字符層，更顯得對比分明，尤其是對著電路板長時間進行目測檢查，沒有視覺疲憊感，之前的綠色電路板視察時間長了會感覺眼花?？誔CB如圖9所示。作者在電路板上作了許多引腳功能和連