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

該數(shù)字鐘可以滾動顯示月、日、時、分、秒。以及當(dāng)前的室內(nèi)溫度，通過三個按鈕可調(diào)整時間。并可設(shè)置一個鬧鈴，也可通過數(shù)字鐘上的串口與電腦聯(lián)機(jī)，自動校準(zhǔn)時間。

一、工作原理

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

以及與PC機(jī)通訊。自動校正時間。

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。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，所輸出的電平無法直接驅(qū)動該數(shù)碼管。所以要通過16個4N25光耦進(jìn)行驅(qū)動。其中，G1～G8用于位驅(qū)動，G9～G16用于段選擇。

數(shù)碼管的顯示采用動態(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，通過光耦使數(shù)碼管1的柵極導(dǎo)通。形成加速電場，然后給單片機(jī)的PO口置數(shù)。通過光耦G9～G16驅(qū)動數(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。

時鐘信號由DS1337提供。DS1337串行實(shí)時時鐘/日歷芯片具有兩個可編程日歷鬧鐘與一路可編程方波輸出。時鐘/日歷可以提供秒、分、小時、星期、日、月、年信息。這里只使用月、日、時、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)行時由內(nèi)部的定時器TO產(chǎn)生1秒鐘的時鐘延時，然后每隔半小時讀取一次時鐘芯片的信號。用于校準(zhǔn)單片機(jī)的內(nèi)部時鐘。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)整時鐘時。每按一次K1就切換一次調(diào)整的項(xiàng)目。依次為月、日、時、分、秒、鬧鐘的時和鬧鐘的分，直到全部切換結(jié)束。重新回到滾動顯示時鐘狀態(tài)。在設(shè)置過程中按一次K2對調(diào)整項(xiàng)目加1，按一下K3減1。

在沒有進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)時，長按K3鍵兩秒，將會停止顯示時鐘。并進(jìn)入接受電腦校時狀態(tài)。如果在一分鐘內(nèi)沒有收到電腦傳過來的數(shù)據(jù)。將自動恢復(fù)時鐘顯示。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。然后與時間一起同步顯示。數(shù)字鐘上留了一個DB9的串口通訊座與PC機(jī)。單片機(jī)通過MAX232芯片和串口插座連接到電腦上。筆者在電腦上用VC++6.0寫了一個很小的軟件。界面如圖3所示。用于時間的校準(zhǔn)。將數(shù)字鐘連接到電腦上。長按K3鍵兩秒，進(jìn)入自動校時狀態(tài)。然后點(diǎn)擊軟件上的“自動校準(zhǔn)”。軟件會通過串口發(fā)送一組包含當(dāng)前計(jì)算機(jī)的時間的信息。數(shù)字鐘接收到信息后經(jīng)過簡單校驗(yàn)。傳人DS1337中。同時更新單片機(jī)內(nèi)部時鐘。開始滾動顯示時間。

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口上連接了兩個指示燈?？梢酝ㄟ^編程實(shí)現(xiàn)各種狀態(tài)的指示。在本電子鐘上沒有使用。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（每個燈絲的實(shí)測電流為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，不要熱插拔，因?yàn)榇诓皇菬岵灏卧O(shè)備，強(qiáng)行插拔可能會燒毀串口頭。

如果手頭沒有熒光數(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小時左右。因此不能長時間開著。也不能將數(shù)碼管長期置于強(qiáng)光下，因?yàn)殚L期在強(qiáng)光燈選擇11.0592MHz的晶振，時鐘芯片DS1337需要32.768kHz的晶振。注意不要用錯。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老化，變得很暗