原標題：基于單片機實現(xiàn)電子時鐘制作方案

基于STC15W408AS單片機+DS1302時鐘芯片+8050三極管實現(xiàn)電子時鐘制作方案

一、引言

電子時鐘作為現(xiàn)代生活中常見的設(shè)備，以其高精度、多功能和便攜性受到廣泛歡迎。本文將詳細介紹一種基于STC15W408AS單片機、DS1302時鐘芯片和8050三極管的電子時鐘制作方案。通過這一方案，我們將實現(xiàn)一個能夠顯示時間、日期、溫度，自動調(diào)節(jié)亮度，并具有調(diào)節(jié)時間和鬧鐘功能的電子時鐘。

二、主控芯片介紹及作用

1. STC15W408AS單片機

型號及命名規(guī)則

STC15W408AS是STC公司推出的一款高性能單片機，其命名規(guī)則反映了其關(guān)鍵特性。例如，STC15W408AS-35I-SOP20中的各個部分含義如下：

• STC15W408AS：表示STC公司的15系列單片機，W表示寬電壓，408表示程序空間大小為8K字節(jié)，AS表示工業(yè)級芯片。

• 35I：表示工作頻率為35MHz，I表示內(nèi)部集成高精度RC振蕩電路。

• SOP20：表示封裝類型為SOP貼片封裝，管腳數(shù)為20。

主要特性及在設(shè)計中的作用

STC15W408AS單片機具有以下主要特性：

• 高性能：采用1T 8051內(nèi)核，同樣工作頻率下速度是普通8051的8~12倍。

• 寬電壓范圍：工作電壓為5.5V~2.5V，適用于多種電源環(huán)境。

• 豐富的資源：具有512字節(jié)SRAM，8K程序空間，1組高速異步串行通信端口UART及SPI，內(nèi)部EEPROM，A/D轉(zhuǎn)換，CCP/PCA/PWM功能。

• 高精度RC振蕩電路：內(nèi)置高精度RC振蕩電路和高可靠的復(fù)位電路，省去外部晶振和復(fù)位電路。

• 工業(yè)級芯片：工作溫度范圍為-40℃~85℃，適用于多種工業(yè)環(huán)境。

在電子時鐘設(shè)計中，STC15W408AS單片機作為核心控制器，負責整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和邏輯控制。它讀取DS1302時鐘芯片的時間數(shù)據(jù)，并通過數(shù)碼管顯示出來。同時，它還處理按鍵輸入，用于調(diào)節(jié)時間和設(shè)置鬧鐘。此外，單片機還通過A/D轉(zhuǎn)換讀取熱敏電阻的溫度數(shù)據(jù)，并控制數(shù)碼管的亮度調(diào)節(jié)。

2. DS1302時鐘芯片

主要特性

DS1302時鐘芯片是由美國DALLAS公司推出的一款低功耗實時時鐘芯片，具有以下主要特性：

• 高精度：計時準確，提供年、月、日、周、時、分、秒等信息，并具備閏年補償功能。

• 低功耗：工作電壓在2.0V至5.5V范圍內(nèi)，功耗極低，適合長時間運行的設(shè)備。

• 掉電保護：內(nèi)置備用電源引腳，在主電源關(guān)閉的情況下，通過后備電源保持時鐘的連續(xù)運行。

• 串行I/O通信：采用串行I/O通信方式，節(jié)省IO口的使用。

在設(shè)計中的作用

在電子時鐘設(shè)計中，DS1302時鐘芯片作為時間源，提供高精度的時間信息。單片機通過I2C接口與DS1302進行通信，實現(xiàn)時間的讀取和設(shè)置。DS1302的高精度和低功耗特性保證了電子時鐘的穩(wěn)定性和可靠性。

三、元件選擇與電路設(shè)計

1. 顯示部分

數(shù)碼管

采用簡單的共陰數(shù)碼管驅(qū)動，用于顯示時間、日期和溫度等信息。數(shù)碼管的位選通通過三極管8050控制。

8050三極管

8050是一種常用的NPN型硅材料三極管，具有以下主要參數(shù)：

• 耗散功率：1W（TA=25℃）

• 集電極電流：1.5A

• 集電極-基極電壓：40V

• 集電極-發(fā)射極擊穿電壓：25V

• 特征頻率fT：最小100MHZ，典型190MHZ

• 放大倍數(shù)：按三極管后綴號分為B、C、D檔，放大倍數(shù)分別為85-160、120-200、160-300

在電路中，8050三極管用于控制數(shù)碼管的位選通和蜂鳴器的開關(guān)。其高電流驅(qū)動能力和穩(wěn)定的性能保證了數(shù)碼管顯示的清晰度和蜂鳴器響聲的正常。

2. 按鍵模塊

設(shè)計一組按鍵用于調(diào)整時間和設(shè)置鬧鐘。按鍵模塊通過GPIO接口與STC15W408AS單片機連接，實現(xiàn)按鍵信號的輸入和識別。

3. 測溫模塊

測溫采用熱敏電阻，通過STC15W408AS單片機的A/D轉(zhuǎn)換功能讀取溫度數(shù)據(jù)。熱敏電阻的阻值隨溫度變化而變化，單片機通過測量其阻值計算出溫度值。

4. 亮度調(diào)節(jié)模塊

亮度調(diào)節(jié)采用光敏電阻，通過測量環(huán)境光照強度來調(diào)節(jié)數(shù)碼管的亮度。光敏電阻的阻值隨光照強度變化而變化，單片機通過測量其阻值來控制數(shù)碼管的亮度。

5. 電源部分

采用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，以保證電路的穩(wěn)定運行。

6. 電路設(shè)計軟件與布線

采用Protel 99軟件進行電路設(shè)計。該軟件雖然版本較老，但對于初學者來說仍然很實用，能夠完成一般的電路板設(shè)計。在有了電路原理圖后，從軟件轉(zhuǎn)到PCB圖中，擺放好元件后，進行布線。布線時注意不要采用自動布線，因為自動布線的板子基本用不了?？梢韵茸詣硬季€，再手動修改。為了增加板子的強度和導(dǎo)電性能，在頂層和底層都做了電源地（GND）的敷銅。

四、程序設(shè)計

程序設(shè)計主要是編寫單片機程序，實現(xiàn)各個模塊的功能。程序的主要流程如下：

1. 初始化串口、DS1302時鐘芯片和按鍵模塊等。

2. 讀取DS1302時鐘芯片的時間數(shù)據(jù)，并在數(shù)碼管上顯示。

3. 處理按鍵輸入，用于調(diào)節(jié)時間和設(shè)置鬧鐘。

4. 讀取熱敏電阻的阻值，計算溫度值，并在數(shù)碼管上顯示。

5. 讀取光敏電阻的阻值，根據(jù)環(huán)境光照強度調(diào)節(jié)數(shù)碼管的亮度。

程序編寫完成后，燒寫進STC15W408AS單片機。運行程序，能夠看到數(shù)碼管顯示正常，蜂鳴器響聲正常，測試完成。后續(xù)可以根據(jù)需要進行測試和完善整個DIY電子時鐘的程序。

五、總結(jié)與展望

通過本文的介紹，我們詳細了解了基于STC15W408AS單片機、DS1302時鐘芯片和8050三極管的電子時鐘制作方案。該方案實現(xiàn)了顯示時間、日期、溫度，自動調(diào)節(jié)亮度，調(diào)節(jié)時間和鬧鐘功能等多種功能。STC15W408AS單片機作為核心控制器，提供了高性能和低功耗的特性；DS1302時鐘芯片作為時間源，保證了時間的高精度和低功耗；8050三極管則用于控制數(shù)碼管的位選通和蜂鳴器的開關(guān)。

未來，我們可以進一步優(yōu)化該方案，例如增加更多的功能（如秒表、倒計時等），提高電路的穩(wěn)定性和可靠性，以及優(yōu)化程序設(shè)計，提高代碼的可讀性和可維護性。同時，也可以考慮將該方案應(yīng)用于其他領(lǐng)域，如智能家居、工業(yè)自動化等，為人們的生活和工作帶來更多的便利和效率。