时钟太常见了，是生活中极其普通的物品之一，我们只需瞧一下钟，就能说出韶光，而且我们也把这算作是很自然的事情。功能完善的时钟可以计韶光(Clock)和日期(Calendar)，即年、月、星期、日、时、分和秒的实时参数。时钟有很多种，按照不同的分类标准可以分为不同的类型，对付按照仿照数字量分为传统的仿照时钟和数字时钟，这里紧张剖析一下数字时钟。
数字时钟可以由模块化的时钟电路实现，可以由数字门电路+时钟发生电路实现，也可以由掌握器(单片机)+定时器实现，还可以由掌握器+RTC芯片实现等，实在这里也不用“等”了，由于彷佛没有其他方法了。你可能会说从网高下载一个时钟软件不也是嘛，哈哈，见告你吧，实在这样的软件用的时钟旗子暗记是你打算机主板上的RTC芯片时钟或者集成在某个大规模集成电路内部的RTC模块供应的。
RTC即为实时时钟，它是可供应韶光(常日也供应日期)的时钟器件。RTC常日包含一个可长期供电的电池，纵然在没有电源供电的情形下也可以保持韶光的跟踪。
有很多著名厂商和很多著名的RTC芯片，玩单片机的该当没有不知道DS1302、DS12887和PCF8523等芯片的;RTC著名厂商有很多，比如Maxim(美信〈达拉斯半导体〉)、NXP(恩智浦)、Intersil(英特矽尔)等。笔者曾经利用过美信的DS3231用作智能电表的时钟计量，调过英特矽尔的ISL12022M，DS3231和ISL12022M，它们都集成了晶体振荡器，精度极高，且外围电路十分大略，基本无需外围元器件，实在DS3231和ISL12022M的功能也很相似、性能也差不多。恩智浦的RTC芯片有很多款，比如本文要先容的ELEJ-CDC1，利用的是PCF8523。PCF8523性能很不错，利用的是I2C总线与掌握器连接，且是高速I2C总线(Fm+)，可以达到1MHz，在某些实时性哀求极高的系统中非常适用。常见的PCF8523有SO8和TSSOP14封装，TSSOP14引脚间距较小，引脚排列很密，不随意马虎焊接，大家可以选择SO8封装的，随意马虎焊接。
制作实时时钟非常有趣，可以同时学会很多与界面显示干系的技能、掌握器接口技能、数字处理技能和按键功能实现技能等，对付各种智能家用电器的显示界面设计有参考意义，例如冰箱、洗衣机、电磁炉等的显示界面。关于实时数字显示器件的选择，可以是LED、数码管、点阵屏、LCD等，实际学习可以逐个调试节制、真正搞懂，然后独立开拓基于掌握器的项目就不成问题了。(不骗你，真的!)
现在，我们就一起开始制作吧!
ELEJ-CDC1硬件事理ELEJ-CDC1由6个模块电路构成：电源电路、掌握器电路、RTC电路、数码管电路、蜂鸣器电路和按键电路，个中电源电路、数码管电路、蜂鸣器电路和按键电路与ELEJ-IDBC1智能数字电池充电器设计中的电路设计方法和电路事理一样，只是数码管在实际的排列时有所不同，而且数码管选用的是1位的8段式数码管。
下面紧张先容掌握器电路、RTC电路和分外处理的数码管电路。
为了大家的制作方便，这个制作仍旧利用STC的51掌握器，ELEJ-CDC1利用的掌握器型号为STC15F204EA，用DIP-20封装，电路连接如图1.1所示。STC15F204EA内部高精度R/C时钟，常温下温漂5‰，时钟从5～35MHz可选，这样我们就无需再外置晶体振荡器了。实际焊接在“洞洞板”上如图1.2所示。
RTC芯片用NXP的PCF8523时钟芯片，PCF8523电路图如图1.3所示。
图1.3中电阻R11、R16和R17是上拉电阻，由于PCF8523的INT2、INT1/CLKOUT引脚都是开漏输出，以是必须上拉，此外，SDA和SCL也必须上拉。仔细看看图1.3，你会创造在+5V电源和PCF8523的VDD之间接了VD5、R15和C6，有什么用，不接可以吗?很多时钟芯片都不接的呀!说说缘故原由吧：仔细阅读PCF8523数据手册的范例运用一节，你会创造它供应的范例运用电路连接有R15和C6，它俩的浸染是限定VDD的压摆率，如果VDD低落得过快，就不能确保内部电路可靠切换到备用电池供电;二极管VD5是为了防止电源反接烧坏PCF8523TS，PCF8523TS不便宜啊，烧的是钱呢!
注 ：电压转换速率(Slew Rate)，简写为SR，简称压摆率，其定义是在1μs或者1ns的韶光里电压升高的幅度，直不雅观上讲便是方波电压由波谷升到波峰所需韶光，单位常日有V/s、V/ms、V/μs和V/ns四种。电压转换速率用示波器就可以丈量。
我利用的是TSSOP14封装的，由于芯片引脚很密，以是我堕落了一块转接板，实物如图1.4所示。把稳：在制作中你可以利用SO8封装的，无转接板也可以焊接。
图1.1 掌握器电路
图1.2 掌握器实物图
图1.3 PCF8523电路图
图1.4 PCF8523堕落板
图1.5 PCF8523堕落板焊接实物
焊接上芯片，通电蓝色LED点亮，如图1.5所示。
数码管电路如图1.6所示。实在仔细看看事理图，和常日利用的电路没有任何差异，实在便是驱动电路的设计。
图1.6 数码管电路图
与常日利用不同的是数码管的放置办法。如何实现显示功能，以下详细解释一下。
对付动态扫描显示技能，险些每本书、每个资料都会说“动态显示是多个数码管交替显示，利用人的视觉暂留浸染，使人看到多个数码管同时显示。在编程时，须要输出段选和位选旗子暗记，位选旗子暗记选中个中一个数码管，然后输出段码，使该数码管显示所须要的内容，延时一段韶光后，再选中另一个数码管，再输出对应的段码，高速交替。”如果你是初学者，肯定感到有点迷惑!
那我就用图来解释一下吧!动态扫描最根本的事理如图1.7所示。
图1.7 数码管动态扫描事理
4个数码管轮流显示一遍为一个周期T，即4个显示ton之和，且由于每个显示韶光一样，也即T=4×ton，在软件实现手段上，我用的是定时器中断，这样便于main函数处理多个任务。利用的数码管为共阳极的，以是ton韶光数码管的位引脚为低电平(以数码管DS1为例：当LED_COM1=0，三极管导通，DS1选通，此时如果有段码数据加到A-H引脚，则DS1显示)，即数码管显示，数码管会按照300μs的韶光轮流循环显示，即：数码管1→数码管2→数码管3→数码管4→数码管1……无限循环往来来往，由于“数码管1→数码管2→数码管3→数码管4”仅须要1200μs，即扫描频率833Hz，我们眼睛是分辨不出它们是在逐个显示的，我们可以看到的是每个数码管都完全显示。如果，你想仔细看看所谓的“扫描”是啥，你可以把T选得大一些，对应的ton=T/4也大些，那样你就会看到数码管逐个显示，显示的界面会让你觉得很不舒畅(一个接一个地闪烁显示)。
图1.8 ELEJ-CDC1数码管实物
图1.9 ELEJ-CDC1整机焊接面实物图
总结一下：我们调试数码管，说白了便是调试T(根据实际调试数据ton≈1ms时，显示效果也很不错，当然是越小越好了;扫描的速率足够快，给人的印象便是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感)，此外还要把稳以下两个问题。
(1)所谓的“消隐”问题，当你更新显示的“段”的时候，显示的位置还是在前一韶光的“位”上;然后你再更新“位”，这就涌现移动的效果了。办理方法：显示下一位时先让数码管熄灭;在位的数码显示前，先关闭一下数码管，这样方可肃清拖尾征象。
(2)驱动要足够，例如，我在利用数码管时均利用了三极管驱动，只管STC掌握器I/O口可以配置为推挽输出，但是为了便于硬件移植，即51掌握器通用，还是加了驱动，在实际制作调试时，你也可以选择用STC掌握器直接驱动。
ELEJ-CDC1创意数字时钟数码管实物如图1.8所示，焊接面如图1.9所示。
软件设计思路这里我直接用笔墨阐述：在没有任何故为“干预”ELEJ-CDC1的情形下，ELEJ-CDC1从用户接通电源起，事情步骤(也便是软件实行过程)为掌握器初始化、某些系统参数初始化→配置PCF8523、获取RTC数据(通过I2C接口读取)→处理RTC数据，处理结果暂时存储在掌握器缓存中→通过定时器中断技能使掌握器缓存中的RTC数据显示在数码管上→再读取新的RTC数据，处理数据，实时显示……就这样只要用户不断电，ELEJ-CDC1就会“不知疲倦”地重复实时显示RTC的实时数据。
然而，RTC芯片内部的数据在上电时，一样平常不会是当前的韶光，怎么办呢?一样平常人都知道重新校定时光。实在，从PCF8523角度来看，便是重新向PCF8523内部时钟寄存器内写入数据，覆盖掉原始的不是当前韶光的数据，然后PCF8523就重新的韶光数据开始计时(时钟源便是那个32768Hz的晶体振荡器)。这样，自然就须要一个校时程序，而且这个校时程序块不是一贯运行，只有用户须要时才启动，以是就须要一个开关。开关?你可能会惊异：软件里面哪里有开关呢?此时，如果你仔细想一想数字电路，是不是想起了0和1，便是啊，这个开关就用一个Bit变量实现，比如，变量为1时启动校时程序块，为0时运行时钟。记住一点，校时程序块和正常走时程序块在同一韶光绝不可能同时运行!
至于闹钟，也很大略，每读取一次RTC数据显示，程序就判断一次此时的韶光和用户设定的闹钟韶光是否一样，如果一样，那就“闹”吧!闹多久?程序开拓者自行设置，如果开拓者乐意，乃至可以让用户自行配置;如果你既是开拓者又是用户，那我就不说啥了，随你的心情，随意配置吧!
读到这里，你是不是觉得ELEJ-CDC1总体脉络很清晰了呢!如果真的存心说是，那就好，你肯定可以独立调试ELEJ-CDC1了，而且，你还可以学习很多工程设计调试的方法。再说得锐利些：如果你仅仅是为了做一个ELEJ-CDC1，完备或者基本没有什么浓厚实物兴趣使令你，你可能在调试时非常痛楚，乃至不能让ELEJ-CDC1正常运行。比如，你在调试ELEJ-CDC1时，你会彻彻底底地明白什么是数码管动态显示，为什么动态显示要用定时器中断，为什么不直接用延时扫描的方法，数码管不同界面切换方法，I2C驱动如何写(后续我会仔细说)，乃至蜂鸣器振荡频率如何选择……总之，我们喜好电，我们可以在兴趣中提高能力和踏实节制办理实际工程问题的方法。哇!说多了，不过这样的兴趣便是动力，可以很随意地步行10多里路去二手电子市场(偷笑)。
图1.10 “AL：--”界面
图1.11 “AL：on”界面
图1.12 “12Hr”和“24Hr”界面
图1.13 韶光显示界面
图1.14 日期显示界面
图1.15 星期显示界面
看几张数码管的界面图片吧!如图1.10～1.15所示。
好吧，这个版本的ELEJ-CDC1制作就先容到这里吧，实在如果想再加其他功能，真的有点难，由于4K字节ROM空间的STC15F204EA放不下了，我就碰着此尴尬，不然ELEJ-CDC1末了一位本来打算用作“℃”显示的数码管就不会没用上，我的代码中，数码管段码就没有全部放在code内，否则连闹钟功能也没了。反正我们往后会让ELEJ-CDC1升级的!
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