"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小制作,，附上它們詳細(xì)制作介紹和成品的使用說明,，你會發(fā)現(xiàn)它們是與眾不同的，而且都可以做到商品級別,。心靈手巧的你可以多制作幾個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)計放之四海而皆準(zhǔn),。我提供你參考的電源設(shè)計,，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)把版本升級到了3.0,，技術(shù)上已經(jīng)較成熟，而且我設(shè)計的強(qiáng)大功能也讓它非常實(shí)用,。我制作的第一臺電子鐘樣品現(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制作過程中堅持到底,，這是相當(dāng)必要的,，整個電路的復(fù)雜并不算可怕，反而是對單片機(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,，如果那時我還活著,。

 

圖1

作品介紹

制作之前先介紹一下這個電子鐘的實(shí)用功能，看看這個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象，借助《無線電》雜志您將率先領(lǐng)略它的魅力,，心動不如快行動,，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)勢在眾多時鐘顯示屏中脫穎而出。

日期,、時間,、星期、溫度全信息交替顯示,，所需信息一目了然,。

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

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

全功能菜單操作,，4個按鍵操作，可加減調(diào)時,，操作方便,。

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

多種整點(diǎn)報時時間范圍設(shè)置,，保證休息時間不打擾。

多種操作提示音,，高音量鬧鐘音,，耳目一新。

設(shè)計有全屏LED點(diǎn)陣測試功能,，制作和使用時輕松檢查LED壞點(diǎn),。

首次通電時可自動初始化時鐘芯片。

采購時間

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，還要有動手能力,，在制作3208LED電子鐘的過程中可以給自己的動手能力打分,。

表1的第一項是LED點(diǎn)陣屏，我可不是隨便就把它放到前面的,，整個制作最重要的器件就是它,。假如你到了電子市場，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，每塊單價在5元～8元左右,，賣屏的老板會說這是最低價了,，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,，一般它并不會如你我想象的那樣按順序排列好,，而是需要用萬用表測量的，把表打到測試二極管的擋位（一般用歐姆擋也可以）,，隨機(jī)地找兩個引腳測試,，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。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簡單的順序，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,、高可靠性的場合時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。對于我們普通的電子愛好者來說,，DS18B20的優(yōu)勢更是我們學(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)字信號發(fā)送給單片機(jī)的,，所以精度高,、價格也高，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,。在制作電路的時候要將DS18B20用導(dǎo)線延展出來,，不然電路板發(fā)熱會讓溫度顯示失準(zhǔn)。

頭一次用的東西不少,，DS1302時鐘芯片算是一個,，下面的文章里還會用到，它是8個腳的芯片,，好像動漫版蜘蛛造型的裝飾物,。DS1302還是DALLAS公司推出的涓流充電時鐘芯片產(chǎn)品，它內(nèi)含有一個實(shí)時時鐘和31字節(jié)靜態(tài)RAM,，通過簡單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信,，實(shí)時時鐘電路可提供秒,、分、時,、日,、星期、月,、年的信息,，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動調(diào)整，時鐘操作可通過AM/PM指示決定采用24或12小時格式,。DS1302與單片機(jī)之間能簡單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信,，僅需用到三個接口線。DS1302工作時功耗很低,，保持?jǐn)?shù)據(jù)和時鐘信息時功率小于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鐘掉電后也依然走時就應(yīng)該買一個備用電池,，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變成廢鐵,。DS1302價格在6元左右，多買幾個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,，簡單說來就是一個接口擴(kuò)展芯片，如果單片機(jī)有一百多個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,，每個值對應(yīng)一個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,，我用了幾個小時才把它畫好的，兼顧直觀與美觀,，如果喜歡的話就表揚(yáng)我?guī)拙?。電路中包括單片機(jī)最小系統(tǒng)部分,、LED點(diǎn)陣屏驅(qū)動部分,、列數(shù)據(jù)擴(kuò)展部分、時鐘電路部分,、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)動的原理吧,，看看這256個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個列接口由74HC154控制逐一選通?，F(xiàn)在電路被簡化了許多,，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,，這時如果所有列都被拉到低電平則會一片光明,，所有的LED都會被點(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)在我想同時只點(diǎn)亮第1列和第5列應(yīng)該怎么辦呢？因為可憐的74HC154只能根據(jù)單片機(jī)的指令同一時間選通一列,。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時就會讓我們感覺它們是同時被點(diǎn)亮了,。幸好單片機(jī)可以達(dá)到這樣的速度,，不然再高級的LED顯示屏也只是一塊流水燈?；谶@個原理,，我們就可以同時點(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,，讓整個屏幕都亮起來,，之后我們再偷偷地做點(diǎn)小動作。我們在交替顯示到第1列的時候在P0和P2接口上動手腳,，讓P0.0接口為高電平,，其它都為低電平，這時只有第1行第1列的一個LED點(diǎn)亮了。當(dāng)交替顯示到第2列時讓P0.1接口為高電平,，其他都為低電平,，這時只有第2行第2列的一個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就在行中送入這一列要顯示的對應(yīng)數(shù)據(jù),，這就是謎底：逐列掃描?？梢栽诩埳袭嬕粋€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)如何讀取溫度和時間數(shù)據(jù),，這要等你學(xué)會編程之后再說，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),，這里我只能簡單介紹一下,。系統(tǒng)通電后會先顯示開機(jī)標(biāo)志“DoYoung”，這證明這個鐘是我設(shè)計的,，別人都這樣設(shè)計,，我也跟著湊個熱鬧。開機(jī)標(biāo)志顯示1秒后單片機(jī)會讀取時鐘芯片數(shù)據(jù)并檢查時間數(shù)據(jù)有沒有丟失,，如果芯片是第一次使用或時間數(shù)據(jù)已經(jīng)丟失則單片機(jī)會對時鐘進(jìn)行初始化,，即將時間設(shè)置為2007年1月1日0時0分0秒并開始走時，這是很重要的環(huán)節(jié),，不進(jìn)行初始化的時鐘芯片可能走時不準(zhǔn)甚至不能走時,。接下來進(jìn)入時間顯示程序，這是個無限循環(huán)的部分,，單片機(jī)會不斷地從時鐘芯片,、溫度傳感器中讀出動態(tài)數(shù)據(jù)送入LED顯示屏顯示。前面提到DS1302中有一個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)報時數(shù)據(jù)都存放在這里。當(dāng)單片機(jī)讀取時鐘芯片時是將時間數(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)在的時間和鬧鐘方式設(shè)置為開啟狀態(tài)的鬧鐘時間進(jìn)行對比,，如果時間相同則說明鬧鐘時間到，LED顯示屏閃爍顯示鬧鐘時間,，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)聲器返回時間顯示狀態(tài),。不只是鬧鐘到時才判斷按鍵的,，在平常的時間顯示時單片機(jī)也會不斷判斷是否有鍵被按下,，因為它通過這個知道人們要中斷時間顯示而進(jìn)入菜單操作。要在操作時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。這個電子鐘的操作是簡單而快捷的,，也許你會為它的設(shè)計和操作而著迷,。當(dāng)然也可能會有令你不如意的地方，當(dāng)你慢慢學(xué)會修改程序的時候就可以改到滿意為止,，甚至從頭寫一個比我這個還好的程序,，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，SB3：加1,，SB4：減1,。開機(jī)畫面為DoYoung，也可在時間顯示狀態(tài)按下“加1”鍵也可顯示,，1秒后自動返回,。時間顯示使用日期、時間,、溫度切換顯示方式,，日期和溫度停留1秒，時間停留2秒,。在時間顯示狀態(tài)按下“減1”鍵也可顯示版本信息,，1秒自動返回。在時間顯示狀態(tài)按下“確定/下一項”鍵即可點(diǎn)亮全屏LED,，1秒后自動返回時間顯示狀態(tài),。這一功能可以方便硬件電路后或使用中測試LED壞點(diǎn)。在時間顯示狀態(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間顯示,，按“加1”或“減1”鍵選擇功能項,，功能項目循環(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)時時鐘設(shè)置）

POINT（整點(diǎn)報時設(shè)置）

ON&OFF（鬧鐘總開/關(guān)設(shè)置）

以上是主菜單的功能項,，下面是各菜單中的二級菜單內(nèi)容,，按下“確定/下一項”鍵進(jìn)入相應(yīng)功能的二級菜單。在ALARM1～ALARM8選項中按“確定/下一項”鍵進(jìn)入,，第一項是鬧鐘方式設(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,，“鐘分和時小鐘置鬧鍵設(shè)”項下一/確定“按再,。鳴響日周鐘鬧此：6，鳴響日0時（獨(dú)立關(guān)閉此鬧鐘）其鬧鐘時間數(shù)據(jù)不丟失,。鬧鐘鳴響時間為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)項逐分、時,、周,、日、月,、年按，置設(shè)時間入進(jìn)鍵”項下一/確定“按中選項TIME在它們,，按“確定/下一項”鍵進(jìn)入下一項設(shè)置,，按下“菜單/退出”鍵退回時間顯示狀態(tài)。時間設(shè)置里沒有秒的操作,，但當(dāng)分?jǐn)?shù)據(jù)更新時秒值自動變?yōu)?0秒,。注意：設(shè)置值前面的“T：”表示時間設(shè)置，如果是“A：”表示設(shè)置鬧鐘,，“P：”設(shè)置整點(diǎn)報時,。

在POINT選項中按“確定/下一項”鍵進(jìn)入整點(diǎn)報時設(shè)置，當(dāng)設(shè)置從7時到23時啟動整點(diǎn)報時功能時不包括7時和23時,，即從8時到22時,。按“確定/下一項”鍵選擇其它時段，按“菜單/退出”完成設(shè)置退回時間顯示狀態(tài),。

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

好玩吧？會玩的吧,？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

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