圖1是一臺(tái)使用8個(gè)老式熒光數(shù)碼電子管（型號(hào)NB-3）的數(shù)字鐘電路，數(shù)碼管使用ZnO：Zn熒光粉。工作時(shí)發(fā)出綠色的光，在夜晚顯得異常漂亮。

該數(shù)字鐘可以滾動(dòng)顯示月、日、時(shí)、分、秒。以及當(dāng)前的室內(nèi)溫度，通過(guò)三個(gè)按鈕可調(diào)整時(shí)間。并可設(shè)置一個(gè)鬧鈴，也可通過(guò)數(shù)字鐘上的串口與電腦聯(lián)機(jī)，自動(dòng)校準(zhǔn)時(shí)間。

一、工作原理

AT89S52單片機(jī)給數(shù)碼管提供顯示信號(hào)、讀取DS1337上的時(shí)鐘信號(hào)、讀取DS18820溫度傳感器信號(hào)、提供鬧鈴輸出、處理按鍵輸入。

以及與PC機(jī)通訊。自動(dòng)校正時(shí)間。

熒光數(shù)碼管顯示原理：如圖2所示，最左邊的為燈絲。燈絲通電加熱到700。左右后，會(huì)在柵極電壓的加速作用下發(fā)射電子。中間是柵極。上面是很細(xì)的網(wǎng)狀屏，加電后用于提供加速電場(chǎng)。最右邊的是涂了熒光粉的筆畫電極。在電路的輸出電壓作用下，某些筆畫電極被加上電壓。在柵極的加速電壓作用下，高速的電子就會(huì)轟擊這些電極上的熒光粉，使涂在筆畫電極上的熒光粉發(fā)出綠色的光。

另外。熒光數(shù)碼管需要一組1.2V直流電壓。用于加熱燈絲，一組15V直流電壓，用于提供柵極電壓和筆畫電極電壓。而單片機(jī)的工作電壓為5V，所輸出的電平無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)該數(shù)碼管。所以要通過(guò)16個(gè)4N25光耦進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。其中，G1～G8用于位驅(qū)動(dòng)，G9～G16用于段選擇。

數(shù)碼管的顯示采用動(dòng)態(tài)掃描方式，首先用單片機(jī)選通第一位數(shù)碼管，即向P2.0喻出低電平，P2口其他引腳為高，通過(guò)光耦使數(shù)碼管1的柵極導(dǎo)通。形成加速電場(chǎng)，然后給單片機(jī)的PO口置數(shù)。通過(guò)光耦G9～G16驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管使第一位數(shù)碼管的筆畫發(fā)光。然后將PO口置零。同時(shí)關(guān)斷第一位P2.0。選通第二位P2.1使之輸出低電平。再給PO口置數(shù)……直到8只數(shù)碼管的數(shù)送完。再重復(fù)第二輪的掃描。

時(shí)鐘信號(hào)由DS1337提供。DS1337串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷芯片具有兩個(gè)可編程日歷鬧鐘與一路可編程方波輸出。時(shí)鐘/日歷可以提供秒、分、小時(shí)、星期、日、月、年信息。這里只使用月、日、時(shí)、分、秒和鬧鐘功能。將芯片的引腳SQW、SDA、SC1、INTA連接到單片機(jī)。單片機(jī)運(yùn)行時(shí)由內(nèi)部的定時(shí)器TO產(chǎn)生1秒鐘的時(shí)鐘延時(shí)，然后每隔半小時(shí)讀取一次時(shí)鐘芯片的信號(hào)。用于校準(zhǔn)單片機(jī)的內(nèi)部時(shí)鐘。K1～K3分別接P1.0～P1.2。K1為設(shè)置鍵。K2和K3分別為數(shù)字加鍵和數(shù)字減鍵。調(diào)整時(shí)鐘時(shí)。每按一次K1就切換一次調(diào)整的項(xiàng)目。依次為月、日、時(shí)、分、秒、鬧鐘的時(shí)和鬧鐘的分，直到全部切換結(jié)束。重新回到滾動(dòng)顯示時(shí)鐘狀態(tài)。在設(shè)置過(guò)程中按一次K2對(duì)調(diào)整項(xiàng)目加1，按一下K3減1。

在沒(méi)有進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)時(shí)，長(zhǎng)按K3鍵兩秒，將會(huì)停止顯示時(shí)鐘。并進(jìn)入接受電腦校時(shí)狀態(tài)。如果在一分鐘內(nèi)沒(méi)有收到電腦傳過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)。將自動(dòng)恢復(fù)時(shí)鐘顯示。溫度顯示部分使用單總線溫度傳感器DS18820.連接到P1.4口。單片機(jī)讀取傳感器的溫度值。然后與時(shí)間一起同步顯示。數(shù)字鐘上留了一個(gè)DB9的串口通訊座與PC機(jī)。單片機(jī)通過(guò)MAX232芯片和串口插座連接到電腦上。筆者在電腦上用VC++6.0寫了一個(gè)很小的軟件。界面如圖3所示。用于時(shí)間的校準(zhǔn)。將數(shù)字鐘連接到電腦上。長(zhǎng)按K3鍵兩秒，進(jìn)入自動(dòng)校時(shí)狀態(tài)。然后點(diǎn)擊軟件上的“自動(dòng)校準(zhǔn)”。軟件會(huì)通過(guò)串口發(fā)送一組包含當(dāng)前計(jì)算機(jī)的時(shí)間的信息。數(shù)字鐘接收到信息后經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單校驗(yàn)。傳人DS1337中。同時(shí)更新單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘。開始滾動(dòng)顯示時(shí)間。

二、組裝及調(diào)試

為了與PC機(jī)進(jìn)行通訊。電子鐘試輸出。在P3.2和P3.3口上連接了兩個(gè)指示燈?？梢酝ㄟ^(guò)編程實(shí)現(xiàn)各種狀態(tài)的指示。在本電子鐘上沒(méi)有使用。有興趣的朋友可以自己編程試一下。

數(shù)字鐘一共用了三組直流電源。分別為1.2V、15V、5V。直流1.2V要求能提供約500mA的電流（每個(gè)燈絲的實(shí)測(cè)電流為55mA）。

如果用1M317芯片產(chǎn)生1.2V電壓的話。要特別注意穩(wěn)壓芯片的散熱。其他兩組電源的要求不高。注意，除電子管外。所有元件的工作電壓都是直流5V。在與PC機(jī)的串。

口連接時(shí)，不要熱插拔，因?yàn)榇诓皇菬岵灏卧O(shè)備，強(qiáng)行插拔可能會(huì)燒毀串口頭。

如果手頭沒(méi)有熒光數(shù)碼管。

可以用普通IED數(shù)碼管代替本數(shù)字鐘的電子管，并精簡(jiǎn)掉給電子管供電的15V和1.2V電源。

注意，熒光數(shù)碼管的壽命一般為5000小時(shí)左右。因此不能長(zhǎng)時(shí)間開著。也不能將數(shù)碼管長(zhǎng)期置于強(qiáng)光下，因?yàn)殚L(zhǎng)期在強(qiáng)光燈選擇11.0592MHz的晶振，時(shí)鐘芯片DS1337需要32.768kHz的晶振。注意不要用錯(cuò)。另外。蜂鳴器最好用直流的。以便于調(diào)管筆段上的熒光粉會(huì)老化，變得很暗