原創｜用單片機如何製作一款電子時鐘

• 2020 年 3 月 17 日
• 筆記

一、需求分析

之前就已經說了，我們設計了一下的三個功能。能顯示時間+日期+溫度；能自動調節亮度；能調節時間+鬧鈴。

1、一個時鐘能顯示年月日，時分秒，溫度；

2、能調整時間，具有鬧鐘功能，具有按鍵音；

3、亮度能隨環境光照自動調節；

二、原理及電路設計

有了需求後，我們就根據需求選擇元件，單片機我們選擇STC15w408AS，此單片機內部集成了高精度的RC振蕩電路和高可靠的複位電路，直接外部晶振和複位電路都可以省去，晶片接通電源後就可以直接工作； 單片機自帶ADC轉換，為測溫和數碼管亮度調節準備；顯示部分就用簡單的共陰數碼管驅動；要實現調整時間，所以還需要按鍵；要有鬧鐘就還需要有發聲元件，這裡我們用簡單的有源蜂鳴器；時鐘的來源我們用DS1302時鐘晶片產生，測溫用的是熱敏電阻，還需要一個光敏電阻來採光，實現數碼管亮度歲環境光照的變化。

有了以上的主要元件，還需要一些輔助的元件來完成整個設計，比如電源部分我們要考慮介面問題，本樣板我們採用的是DC1.2芯的電源插座，電源接了100u和104的兩個電容做電源濾波用，數碼管採用三極體8050控制陰極的位選通，蜂鳴器也是採用8050三極體做開關用。具體電路原理圖如下圖所示：

以上電路我們採用Protel 99軟體設計，這個版本是比較老的了，但是對於初學者來說還是很實用，一般的電路板都能完成。有了電路原理圖後我們之間從軟體轉到PCB圖中，擺放好元件後，就可以布線了，注意，布線不要採用自動布線，自動布線的板子基本用不了，如果你懶得自己布線，可以先自動，再手動修改。以下是我們設計完整後的截圖：

為了增加板子的強度和導電性能，我們在頂層和底層都做了電源地（GND）的敷銅，上圖中看到紅色的部分就是頂層的敷銅層。以下是軟體3D建模出來的樣子：

三、樣板測試

全部設計完後，在次檢查有沒有錯誤，無誤後就可以找廠家做樣板了，現在真箇行業都在大減價，每家都能在線自動計算價格，可以多比較計價，一般的樣板50元還包郵呢。提醒下大家啊，沒必要到淘寶上找人做，直接自己找廠家。打樣時間3-4天，快遞3-4天，一周時間就過去了，等了一周，心痒痒啊。收到板子後大家肯定都是激動的，那就開始測試吧。

開箱先檢查板子外觀、絲印等直觀的有沒有問題（一般都沒問題的，除非小作坊的板）；然後測試電源VCC和GND直接有沒有連接，理論上電阻是無窮大。這些都沒問題後就準備元件焊接吧，焊接時一般的順序是：先矮後高。怎麼說，就是元件在板子上的高度，現在從最矮的開始焊接，再焊接中等高度的，最後焊接最高的元件。焊接之前來張全家福吧。

四、程式設計及測試

程式設計說白了就是編程，我們先寫個測試程式進去，測試下各個部分有沒有問題，能不能工作。現在寫入的程式是單片機讀取DS1302時鐘數據，在數碼管上顯示時間，秒顯示採用定時，每秒點亮200ms,同時蜂鳴器每秒響一次。光敏、熱敏以及按鍵都是比較簡單的電路，一般都沒問題，暫時沒測試。編程完成後燒寫進單片機。運行效果如下：數碼管照片看著不清晰，等調試完了後加個什麼濾光片試試。

運行程式能看到數碼管顯示正常，蜂鳴器響聲正常，測試完成。後續我們跟著測試和完善整個DIY電子時鐘的程式