单片机闹钟的设计（自制低成本闹钟）

事情是这样的，想做一个成本很低的时钟练手，再带一个闹钟功能。

准备自己设计电路、外壳，再自己写代码、组装成品。

要实现这样一个时钟，硬件方面我需要用到：

• 查理复用法驱动数码管
• 外接ds1302时钟芯片
• 无源“蜂鸣器”：用来播音乐
• 热敏电阻：用来测量温度

这个时钟还需要兼容：HK32F030M、STM8S003、n76e003at20

最后的成品应该是这样的。

电路原理说明

这是用查理复用法3个io驱动6个LED的原理图。

假设此时P1高，P3低，P2高阻，此时LED6亮，虽然LED1和LED3串联有正向电压，但由于LED6钳位，使得电压不足以同时导通。

若P1高，P2、P3都为低，此时LED1和LED6都亮，都亮度不及上面的状态，因为两个LED的电流都流过P3电阻，P3电阻分压加大。

所以每个限流电阻上并联一个二极管，利用单向导通性，使得电阻在特定电流方向下，两端分压一致，使得同时亮的LED亮度一致。

PCB走线如下

核心算法说明

不是说我代码不开源，而是代码放出来了，即使有100个人下载。然而有80个人看不懂。

那我不如只列出特别的算法，图文并茂地讲解，让更多的人能看懂。

1.ADC超采样

由技术文档可知HK32F030M的ADC有效精度是8bit，如果温度要显示到小数点后1位起码要12bit的ADC，

这怎么办呢？

这时就可以用超采样技术。

第一步，ADC设置成连续转换，EOC转换完成中断

void ADC_init() { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure; NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_ADC_PIN ; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AN; GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL ; GPIO_Init(GOIO_ADC_PORT, &GPIO_InitStructure); GPIO_PinAFConfig(GOIO_ADC_PORT,GPIO_PinSource6,GPIO_AF_7); RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC ,ENABLE); ADC_DeInit(ADC1); ADC_StructInit(&ADC_InitStructure); ADC_ClockModeConfig(ADC1,ADC_ClockMode_SynClkDiv4);//系统时钟4分频，8M ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;//开启连续转换 ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConvEdge_None; ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;//右对齐 ADC_InitStructure.ADC_ScanDirection = ADC_ScanDirection_Backward;//向后扫描 ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStructure); /* ADC1 regular channels configuration */ ADC_ChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1 , ADC_SampleTime_239_5Cycles); /* Enable EOC interrupt */ ADC_ITConfig(ADC1, ADC_IT_EOC, ENABLE);//转换结束中断使能 /* Configure and enable ADC1 interrupt */ NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = ADC1_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPriority = 1; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); ADC_GetCalibrationFactor(ADC1);//ADC校准 /* Enable ADC1 */ ADC_Cmd(ADC1, ENABLE); while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_ADRDY)); ADC_StartOfConversion(ADC1); }

第二步，在中断里累加ADC读回来的值（反正后面都要求平均数，不如先加起来）。

这里由于按键与热敏电阻共用同一路ADC，为了按键扫描正常，刷新率取比1000Hz稍大的数。

extern uint16_t ntc_data_13b[2]; void ADC1_COMP_IRQHandler(void) { static uint8_t i=0; if(ADC_GetITStatus(ADC1, ADC_IT_EOC) != RESET) { ntc_data_13b[0] =ADC_GetConversionValue(ADC1)>>4;//读取后自动清除EOC标志位 i ; if(i>=32)//32分频，1041.6Hz { i=0; ntc_data_13b[1]=ntc_data_13b[0];//存入二缓 ntc_data_13b[0]=0;//一缓清零 } } }

2.数码管上下移动动画

动画特效一大堆，这里举一个简单一点的，用下移做例子

上图展示的是下移的过程，提取重复的部分，只有一个步骤（上移同理）

#define digital_a 0x01 #define digital_b 0x02 #define digital_c 0x04 #define digital_d 0x08 #define digital_e 0x10 #define digital_f 0x20 #define digital_g 0x40 uint8_t digital_putdown(uint8_t dat) { uint8_t temp=0; temp|=(dat&digital_g)?digital_d:0;//G赋值到D temp|=(dat&digital_a)?digital_g:0;//A赋值到G temp|=(dat&digital_b)?digital_c:0;//B赋值到C temp|=(dat&digital_f)?digital_e:0;//F赋值到E return temp;//其余没赋值的数据丢弃 }

3.走时误差校准

首先这个DS1302很多人都反馈不准，其实是有诀窍的：

这个网址可以参考下：http://www.51hei.com/bbs/dpj-177015-1.html

下面的代码调时间的。

//输入最小数值-86400 void time_adjust(int32_t sec) { uint8_t time_temp[7]; uint8_t i; for(i=0;i<7;i ) time_temp[i]=bcd2hex(*((uint8_t *)&time_data i)); if(sec<0)//直接借一天做减法 { sec =86400; time_temp[5]--;//星期是从1到7，不担心溢出 } time_temp[0] =sec`; if(time_temp[0]>=60) { time_temp[1] =time_temp[0]/60; time_temp[0]%=60; } time_temp[1] =sec600/60; if(time_temp[1]>=60) { time_temp[2] =time_temp[1]/60; time_temp[1]%=60; } time_temp[2] =sec/3600; if(time_temp[2]>=24) { time_temp[5] =time_temp[2]/24; time_temp[2]%=24; time_temp[5]%=7; time_temp[5]=time_temp[5]?time_temp[5]:7;//将零偏移到7 } for(i=0;i<7;i ) *((uint8_t *)&time_data i)=hex2bcd(time_temp[i]); }

由于我这里没有年月日，只有星期，所以轻松一点。不用考虑更多的进制。

和上面网址里的一样，挑一个夜深人静的时候校准。当然校准时有概率会跳过闹钟。但谁会设置午夜凶铃呢？

加一点补充，怕有人不理解自动校准。

比如你的手表一天快了1分钟。当我只观察这个手表时，这个手表走了1天多1分钟时，调慢1分钟，就能和标准时间对上。

当然在校准前一刻快了的59秒。

但每天的累计误差被压缩了。

现在经过我这套算法。

设置好后，一个星期最大相差1秒以内。

一年下来，误差也就一分钟。

4.时间校准方法

每天在同一个固定的时间段来调整时间，先根据第一天的观察来决定要每天偏移多少秒。

输入到AC_DAY的设置里。然后再重新设置时间。

同理，一个星期后再调节AC_WEEK。这样就完成了。

由于校准数据是存在DS1302的内存里的。如果电池没电数据就清空的，建议在PCB上写上校准参数。

外壳制作过程

通过数字的槽内壁喷上一层黑漆，再倒入不同颜色的树脂的方法：

黑漆防止“泛光”，白色树脂将led的光线“匀”开，透明树脂将光投射到上层。

遮盖

喷漆 倒胶 擦拭油漆

喷漆前一天熬夜上头忘记拍喷漆和倒胶了，就只留个倒胶图吧。加上滴胶凝固大约1天关于滴胶之前尝试过按1/3比例配置但比例没控制好，重新试了下发现树脂混合时比较稀的时候效果最好。

成品

滴胶挺硬的，两侧泛光的现象几乎没有，但led的光晕开效果不明显，而且正面效果确实不咋地。

数字面板几乎是全黑的，等想做2.0看先灌白色树脂再喷漆效果如何吧。

文章中所有资料的来源如下

最丐条形时钟 - 嘉立创EDA开源硬件平台

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