郭洁

摘要： 本文设计一款文字时钟，以文字的形式显示时间信息，设计由显示模块与控制模块组成，模块设置两个调时按键分别用于调小时与调分钟。本文字时钟通过英文显示时间，显示模块由英文字母组成，对应不同时间点亮对应字母下的背光板上的LED，时间显示变动范围设置为5分钟。

关键词： 文字时钟;AT89C52;LED

设计方案

本设计主要由两部分组成，控制部分与显示部分。控制模块一AT89C52单片机为主控芯片，引入DS1302时钟芯片，将计时部分与控制部分分开。时钟计时具有独立功能，备用电源可保证主电路掉电之后，时钟仍然可以工作，继续计时。驱动电路采用74HC245驱动芯片来驱动显示模块，输入电压5V测试，输出4.9V，输出电流最小为73mA，可以满足系统的要求。显示部分采用显示面板设计与LED背光板设计，文字显示在菲林片或其他无色透明纸上以负片方式打印需要文字。设计中每组文字需要多个灯，为不出现一个LED有故障导致所有LED无法正常显示的现象，本设计采用并联驱动LED。系统总体框图如图1所示。

直流电源提供5V电压为主控电路供电，主控电路以单片机为中心，另外有时钟与复位电路，完成基本控制，按键控制进行时间设置，时钟电路则完成计时。主控电路与驱动电路进行通信，通过程序控制驱动电路以驱动显示模块进行时间显示。

电路设计

控制部分主要包含以AT89C52单片机为控制芯片的单片机最小系统，另外控制部分连接DS1302时钟芯片电路和驱动电路，时钟芯片与单片机连接电路图如图2所示。

显示部分时间以英文形式显示，遵循英语语法结构，在进行文字面板上文字排列时，为了更加直观的读取时间信息，同组字母排列在一起中间没间隔。文字显示面板主要分三个区域，面板中的“IT IS”为常亮区，排在面板的最前面，随之间变化的区域中分钟显示应排列在小时显示的前面，在分钟和小时之间排列“PAST TO”用于表示目前分钟和小时之间的关系。面板随按键变化而显示的区域“H”和“M”可以在不影响读取时间和美观的前提随意排列。

文字显示面板有103个英文字母，25组个英文文字组成，分别是：“IT”、“IS”、“THE”、“HALT”、“QUARTER”、“FIVE”、“MINUTES”、“PAST”、“TO”、“ONE”、“TWO”、“THREE”、“FOUR”、“FIVE”、“SIX”、“SEVEN”、“EIGHT”、“NINE”、“TEN”、“ELEVEN”、“TWELVE”、“OVLOCK”、“H”、“M”，排列方式如图3所示。

软件设计

软件设计首先是对各个模块进行初始化，先对LED进行初始化，之后对DS1302进行初始化，初始化之后则是通过时钟芯片对时钟信息进行读写，从而控制驱动驱动点亮对应LED，通过两个按键可以尽心改时间校准，按下分钟键则是对分钟进行设置，按下小时键则是对小时进行设计，通过按键的键值来调整时间并显示出来，主控流程图如下图4所示。

时钟芯片上电后会对其寄存器进行读取，读操作利用时间数据所在寄存器地址相邻的特点对小时和分钟信息一次读出，工作方式类似于SPI通信。

系统测试

检验74HC245输出口输出电压能够达到额定的电压，单片机正常向74HC245发送数据。确保驱动芯片管脚电压稳定，从而使得单片机读取时间正常，保证数据传输稳定。在测试条件下的输入电压电流值如下表所示。

显示模块供电5V，连接在同一组字母的LED正向电源接口，观察各组LED的亮灭与预期理论推测结果相同，测试显示结果如图5所示。

结论

本设计改变传统的机械和电子时钟，以文字的形式显示时间，设计引入模块化设计的思想，控制和显示部分均根据功能的不同来划分各个模块，所有功能模块实现整体功能。模块化设计不仅使得设计结构简单而且后期调试时排除故障和维护方便。时钟的外观新颖，不仅使用而且可以作为装饰品，由于陈本低廉可以普遍应用，应用前景广阔。

參考文献

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