"跟隨文中的制作部分可以制作出以單片機為核心的實(shí)用小作品"，是否還記得這一充滿(mǎn)誘惑的承諾，下面的文字中我將如數兌現。本來(lái)我所制作過(guò)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制作的成功感覺(jué)；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(mǎn)了灰塵；除此之外它還要是精致的、出類(lèi)拔萃的，每個(gè)制作都要有自己獨特之處，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，附上它們詳細制作介紹和成品的使用說(shuō)明，你會(huì )發(fā)現它們是與眾不同的，而且都可以做到商品級別。心靈手巧的你可以多制作幾個(gè)送給好朋友或是心怡已久的女生。各制作的內容都是相互獨立的，可以選擇自己喜歡的來(lái)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(yǔ)句都有詳細的注釋?zhuān)瑓⒖歼@些系統而完整的程序來(lái)學(xué)習單片機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(méi)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計放之四海而皆準。我提供你參考的電源設計，見(jiàn)《十八般兵器》圖4，據說(shuō)這是經(jīng)典的電源電路，至少電路圖看起來(lái)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，而且我設計的強大功能也讓它非常實(shí)用。我制作的第一臺電子鐘樣品現在就安靜地躺在書(shū)桌上。高度的認真和耐心需要在這個(gè)制作過(guò)程中堅持到底，這是相當必要的，整個(gè)電路的復雜并不算可怕，反而是對單片機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、難理解的內容說(shuō)清楚，實(shí)在不行的話(huà)你還可以在網(wǎng)上找到我，幫你在線(xiàn)解決問(wèn)題，如果那時(shí)我還活著(zhù)。

 

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(xiāo)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)成為單片機愛(ài)好者喜愛(ài)的制作對象，借助《無(wú)線(xiàn)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(wú)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(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(zhuān)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(hù)設置鬧鐘時(shí)間永久保存。

遠離機身的溫度傳感器設計，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，可加減調時(shí)，操作方便。

8路獨立鬧鐘功能，可以設置獨立鬧鐘時(shí)間和模式，大鬧生活每一天。

多種整點(diǎn)報時(shí)時(shí)間范圍設置，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。

設計有全屏LED點(diǎn)陣測試功能，制作和使用時(shí)輕松檢查L(cháng)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(mǎi)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(lái)直接展示給賣(mài)元器件的老板看，一根煙的功夫交上錢(qián)提著(zhù)東西就回家了。

 

表1

你知道現在我要說(shuō)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(guò)程中可以給自己的動(dòng)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(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，柜臺玻璃下面擺滿(mǎn)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計的樣子。選4塊同樣的點(diǎn)陣屏橫著(zhù)擺成一列，這就是它未來(lái)的樣子，每塊單價(jià)在5元～8元左右，賣(mài)屏的老板會(huì )說(shuō)這是最低價(jià)了，其實(shí)還可以砍砍。買(mǎi)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(wàn)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），隨機地找兩個(gè)引腳測試，看著(zhù)前面的LED有沒(méi)有點(diǎn)亮的，沒(méi)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(lái)。最后我們將得到一份完整的LED點(diǎn)陣列數據表，這是非常重要的數據，不可以有一點(diǎn)差錯。圖2所示是8×8LED點(diǎn)陣屏內部結構，16條引腳我已經(jīng)標示出來(lái)，實(shí)際引腳位置并不是這個(gè)簡(jiǎn)單的順序，萬(wàn)用表總結出來(lái)的數據表就是幫你整理引腳位置用的。

 

圖2LED點(diǎn)陣屏結構

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(lái)實(shí)現。而現在溫度傳感器的種類(lèi)眾多，在應用于高精度、高可靠性的場(chǎng)合時(shí)DALLAS（達拉斯）公司生產(chǎn)的DS18B20溫度傳感器當仁不讓。超小的體積、超低的硬件開(kāi)消、抗干擾能力強、精度高、附加功能強，使得DS18B20更受歡迎。對于我們普通的電子愛(ài)好者來(lái)說(shuō)，DS18B20的優(yōu)勢更是我們學(xué)習單片機技術(shù)和開(kāi)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(guān)和普通三極管沒(méi)有什么區別，它是直接將溫度值處理成數字信號發(fā)送給單片機的，所以精度高、價(jià)格也高，一支10元左右。最好把它單獨包裝，要是不小心當三極管來(lái)用，那你就賠大了。在制作電路的時(shí)候要將DS18B20用導線(xiàn)延展出來(lái)，不然電路板發(fā)熱會(huì )讓溫度顯示失準。

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，它內含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘和31字節靜態(tài)RAM，通過(guò)簡(jiǎn)單的串行接口與單片機進(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，每月的天數和閏年的天數可自動(dòng)調整，時(shí)鐘操作可通過(guò)AM/PM指示決定采用24或12小時(shí)格式。DS1302與單片機之間能簡(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(xiàn)。DS1302工作時(shí)功耗很低，保持數據和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于1mW。它可以應用于電話(huà)、傳真、便攜式儀器、電池供電的儀器儀表以及3208LED電子鐘當中。如果想讓制作好的時(shí)鐘掉電后也依然走時(shí)就應該買(mǎi)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(mǎi)幾個(gè)再讓老板白送配套的晶振。

74HC154是一種4線(xiàn)轉16線(xiàn)的譯碼器，簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)就是一個(gè)接口擴展芯片，如果單片機有一百多個(gè)I/O口也就用不到它了。單片機使用4條數據線(xiàn)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)值對應一個(gè)輸出接口的電平狀態(tài)，相當于讓單片機又多了一排I/O口。這么好的芯片僅售4元左右，應該不算貴哦。^_^

元器件說(shuō)完了，再說(shuō)說(shuō)原理圖?，F在要有耐心聽(tīng)我把話(huà)說(shuō)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(gè)小時(shí)才把它畫(huà)好的，兼顧直觀(guān)與美觀(guān)，如果喜歡的話(huà)就表?yè)P我幾句。電路中包括單片機最小系統部分、LED點(diǎn)陣屏驅動(dòng)部分、列數據擴展部分、時(shí)鐘電路部分、溫度傳感器電路部分、揚聲器部分、按鍵部分，另外建議留出ISP下載線(xiàn)接口，方便程序下載和以后的學(xué)習，反正我們已經(jīng)有了ISP下載線(xiàn)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，這樣制作可以節省空間，將飛線(xiàn)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(shuō)過(guò)，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(lái)是非常不容易的，既要認真又要耐心，沒(méi)焊幾條線(xiàn)你就會(huì )感覺(jué)到這和洗碗一樣，是無(wú)聊重復的工作。別打算花一百塊錢(qián)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背側面

工作原理

單片機制作的東西是不容易從原理說(shuō)明的，一般都是分析程序的流程，在其它單片機制作的文章里可見(jiàn)一斑。事先說(shuō)好了這里不談編程，我就說(shuō)一點(diǎn)LED點(diǎn)陣屏驅動(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)陣屏的內部是陣列的連接方式，單片機的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?，F在電路被簡(jiǎn)化了許多，假設P0和P2接口所有數據線(xiàn)都變成高電平，則相應的行接口通過(guò)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(méi)有電流的。想讓第5列點(diǎn)亮就拉低第5列，這個(gè)選擇由單片機向74HC154發(fā)出的BCD碼決定。好，如果現在我想同時(shí)只點(diǎn)亮第1列和第5列應該怎么辦呢？因為可憐的74HC154只能根據單片機的指令同一時(shí)間選通一列。如果不了解人類(lèi)的生理特點(diǎn)，愛(ài)迪生來(lái)了也不能解決這個(gè)問(wèn)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(jué)暫留特點(diǎn)而實(shí)現，圖像以至少每秒25次的頻率出現時(shí)我們就被忽悠了，當我們快速地在第1列和第5列之間交替點(diǎn)亮LED時(shí)就會(huì )讓我們感覺(jué)它們是同時(shí)被點(diǎn)亮了。幸好單片機可以達到這樣的速度，不然再高級的LED顯示屏也只是一塊流水燈?；谶@個(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(lái)，之后我們再偷偷地做點(diǎn)小動(dòng)作。我們在交替顯示到第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(lèi)推就顯示出了一條斜線(xiàn)，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應數據，這就是謎底：逐列掃描?？梢栽诩埳袭?huà)一個(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(kāi)朗。關(guān)于單片機如何讀取溫度和時(shí)間數據，這要等你學(xué)會(huì )編程之后再說(shuō)，或是不用說(shuō)就已經(jīng)明白了。

系統的工作流程是復雜的，復雜到我不能記得全部的細節，這里我只能簡(jiǎn)單介紹一下。系統通電后會(huì )先顯示開(kāi)機標志“DoYoung”，這證明這個(gè)鐘是我設計的，別人都這樣設計，我也跟著(zhù)湊個(gè)熱鬧。開(kāi)機標志顯示1秒后單片機會(huì )讀取時(shí)鐘芯片數據并檢查時(shí)間數據有沒(méi)有丟失，如果芯片是第一次使用或時(shí)間數據已經(jīng)丟失則單片機會(huì )對時(shí)鐘進(jìn)行初始化，即將時(shí)間設置為2007年1月1日0時(shí)0分0秒并開(kāi)始走時(shí)，這是很重要的環(huán)節，不進(jìn)行初始化的時(shí)鐘芯片可能走時(shí)不準甚至不能走時(shí)。接下來(lái)進(jìn)入時(shí)間顯示程序，這是個(gè)無(wú)限循環(huán)的部分，單片機會(huì )不斷地從時(shí)鐘芯片、溫度傳感器中讀出動(dòng)態(tài)數據送入LED顯示屏顯示。前面提到DS1302中有一個(gè)31字節的RAM空間，這是供用戶(hù)使用的空間，我們的8路獨立鬧鐘數據和整點(diǎn)報時(shí)數據都存放在這里。當單片機讀取時(shí)鐘芯片時(shí)是將時(shí)間數據和31字節RAM的數據一塊讀出來(lái)的，然后將現在的時(shí)間和鬧鐘方式設置為開(kāi)啟狀態(tài)的鬧鐘時(shí)間進(jìn)行對比，如果時(shí)間相同則說(shuō)明鬧鐘時(shí)間到，LED顯示屏閃爍顯示鬧鐘時(shí)間，揚聲器開(kāi)始大喊大叫1分鐘。在這一分鐘里單片機也會(huì )一直判斷是否有按鍵被按下，如果有則關(guān)掉揚聲器返回時(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)單片機也會(huì )不斷判斷是否有鍵被按下，因為它通過(guò)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打交道，也需要耐心而溫和地操作。

使用說(shuō)明

當一切制作完成后下面的使用說(shuō)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 )為它的設計和操作而著(zhù)迷。當然也可能會(huì )有令你不如意的地方，當你慢慢學(xué)會(huì )修改程序的時(shí)候就可以改到滿(mǎn)意為止，甚至從頭寫(xiě)一個(gè)比我這個(gè)還好的程序，我只算是引領(lǐng)入門(mén)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(kāi)機畫(huà)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”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，功能項目循環(huán)選擇，它們是：

ALARM1～ALARM8（從1到8的8路獨立鬧鐘設置）

TIME（實(shí)時(shí)時(shí)鐘設置）

POINT（整點(diǎn)報時(shí)設置）

ON&OFF（鬧鐘總開(kāi)/關(guān)設置）

以上是主菜單的功能項，下面是各菜單中的二級菜單內容，按下“確定/下一項”鍵進(jìn)入相應功能的二級菜單。在A(yíng)LARM1～ALARM8選項中按“確定/下一項”鍵進(jìn)入，第一項是鬧鐘方式設置，由數字0～6表示：0：此鬧鐘獨立關(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、為置設方式鐘鬧。整調鍵”1減“或”1加，“鐘分和時(shí)小鐘置鬧鍵設”項下一/確定“按再。鳴響日周鐘鬧此：6，鳴響日0時(shí)（獨立關(guān)閉此鬧鐘）其鬧鐘時(shí)間數據不丟失。鬧鐘鳴響時(shí)間為1分鐘，在此期間按任意鍵可停止鳴響。

整調鍵”1減“或”1加?！爸迷O項逐分、時(shí)、周、日、月、年按，置設時(shí)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)入下一項設置，按下“菜單/退出”鍵退回時(shí)間顯示狀態(tài)。時(shí)間設置里沒(méi)有秒的操作，但當分數據更新時(shí)秒值自動(dòng)變?yōu)?0秒。注意：設置值前面的“T：”表示時(shí)間設置，如果是“A：”表示設置鬧鐘，“P：”設置整點(diǎn)報時(shí)。

在POINT選項中按“確定/下一項”鍵進(jìn)入整點(diǎn)報時(shí)設置，當設置從7時(shí)到23時(shí)啟動(dòng)整點(diǎn)報時(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”鍵選擇其它時(shí)段，按“菜單/退出”完成設置退回時(shí)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(kāi)關(guān)設置，進(jìn)入時(shí)的顯示為當前設置狀態(tài)，按“確定/下一項”鍵選擇總開(kāi)關(guān)狀態(tài)，開(kāi)關(guān)為關(guān)時(shí)8個(gè)鬧鐘都不響應，但設置數據不丟失。

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(guò)頭來(lái)研究一下源程序，看看它是怎么實(shí)現這些有趣功能的，單片機是一個(gè)非常有趣的東西，我相信你和我一樣，滿(mǎn)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，可是他們對如此費盡心思的設計依然不滿(mǎn)。他們希望LED顯示屏上的字可以從右至左流動(dòng)顯示，感覺(jué)這樣會(huì )好看一些。我也是同大家一樣的審美觀(guān)，不過(guò)我在設計它的時(shí)候兼顧了實(shí)用和美觀(guān)，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)現并不困難，我也實(shí)驗過(guò)，只是流動(dòng)得太快會(huì )看不清顯示，如果放慢的話(huà)一次時(shí)間的完整顯示會(huì )讓你等得不耐煩。不過(guò)并不絕對是這樣的，也許你有更好的方法可以實(shí)現，現在機會(huì )在這里，聰明的你可以嘗試研究一下。