目前，所用指针式时钟的指针是靠机械装置驱动达到显示时间的目的。在黑暗的环境下无法看清楚，而且还发出嗒嗒的噪声，还有就是大的指针式时钟机械装置也非常笨重。为了克服现有指针式时钟在黑暗环境下无法看清时间等不足，笔者设计一种指针式时钟，该时钟的特点是时间显示醒目明亮，轻便无噪音，特别是夜间在车站、广场、酒店、学校等公共场合远距离观看，非常实用，同时家庭夜间使用还具有微弱的作用。



　　1 技术方案



　　显示结构图如图6所示，原理如图3、图4所示：以三基色LED为圆心，用单色LED构成一个圆形流水灯，在圆外，由LED组成发光线，这样的发光线共60条，将其按每条线之间的夹角为6度依次绕圆形流水灯排列构成指针显示区。当然，机械式钟表指针的长短是不一样的，为了表示指针长短的区别，再将每条发光线分成3段，分别是Sn段、Mn段、Hn段，（n=0-59）。Sn段+Mn段+Hn段全亮代表秒针，Mn段+Hn段发光线发光代表分针，Hn段发光段发光代表时针。共分成180个发光段。增加或减少发光LED的个数来或LED间的距离确定指针的长短。

 

 



　　同样用LED来标示时间刻度点。整点时刻点用黄色或蓝色（2~3个）LED标示，其它时刻点用红色LED标示，共60个点，如同机械指针式钟表四周的固定点。

 

 



　　控制部分如图1图、2图、5所示：由单片机AT89C2051、4-16线译码器74HC154、六反相器CD4069、驱动三极管等组成。控制原理如下：AT89C2051的P1口的低四位与4-16线译码器U4相接，完成Y0-Y11译码，再由两个六反相器反向驱动三极管Q17-Q28, 其输出端组成列线，AT89C2051的P1口的高四位与4-16线译码器U3相接，完成Y0-Y15译码，驱动三极管Q1-Q16,其输出端组成行线，这样行线和列线构成具有一定驱动能力的矩阵，共有192个矩阵点，其中用180个矩阵点驱动180个发光段的亮和灭，模拟显示指针，剩余12个矩阵点用于驱动标示时刻的LED、圆形流水灯LED以及三基色LED.

 

 



　　编写程序，对矩阵点进行编码。由前面介绍的矩阵可知，矩阵共有192个点，要使接入矩阵点的LED发光，必须是行线输出高电平，列线输出底电平。由此对矩阵点进行编码，相应也就对接入矩阵点的发光段、流水灯、三基色LED进编码，分别建立发光段、流水灯、三基色LED的数据表。由单片机【U2】定时中断产生的秒、分、小时的数据经转换程序查表得到相应发光段的编码，再由单片机【U2】分时扫描输出经译码器等进行变换，最后三极管驱动相应的发光段以及流水灯、三基色LED工作达到显示时间的目。

 

 



　　2 附图和实施例对本设计作进一步阐述

 

 



　　图1~图5是本设计的电路原理图，图6是显示表盘结构图。



　　具体实施方式：



　　在图4中，60条LED发光线【（0）~（59）】中，每条发光线分为3段：S段（S0-S59）、M段（M0-M59）、H段（H0-H59）共180段，R1-R180是限流电阻。增加或减少LED的个数或LED间的距离来改变发光线的长短，发光段长度的比例一般是S段：M段：H段=1:1:3.



　　在图3中，以三基色LED【r13】为中心（R225、R226、R227是限流电阻），把LED发光组【r10~r12】中的LED交叉组合构成圆形流水灯，其流水变化频率与秒针同步。将60条发光线【（0）~（59）】按每条线之间的夹角为6°依次布置在圆形流水灯外构成钟表指针显示区，将混色LED发光组【r1~r9】中的24个同色LED每两个为一组构成12条短线，其余48个同色LED每一个为一个点构成48个点，每两条短线间插入4个点围成一周，短线或点都在发光线的延长线上用以标示时间刻度点。R181-R192是限流电阻。最终结构如图6所示。



　　在图1-图2中，D1、D2是隔离。C2、C3、EC2、C7、C8、C9、C10、C11滤波。C1、EC1、D3、U1、L1构成升压电路。BAT1是备用电源，当主电源VDD5V断电后BAT1经升压电路只给单片机【U2】供电。C4、C5、Y1以及单片机【U2】内部电路构成振荡电路，频率为12Mhz.R221、R222是单片机【U2】P1.0、P1.2的上拉电阻。C6R、R223、SW5与单片机【U2】的RST/VPP相接构成复位电路。P3.0、P3.1、P3.2、P3.3、P3.4、P3.5与J1相接，方便功能扩展，P3.7与Q29基极相接。R224和Q29不能同时接入电路，只能任选其一。



　　单片机【U2】的P3.0、P3.1、P3.2、P3.3分别与轻触开关【SW1至SW4】相接，用来调整时间。



　　单片机【U2】P1口的低四位P1.0、P1.1、P1.2、P1.3分别与4-16线译码器【U4】的A0、A1、A2、A3相接，单片机【U2】P1口的高四位P1.4、P1.5、P1.6、P1.7分别与4-16线译码器【U3】的A0、A1、A2、A3相接。4-16线译码器【U3】的Y0至Y15通过电阻分别与Q1至Q16的基极相接，Q1至Q16集电极输出作为矩阵的行线0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F共16条，4-16线译码器【U4】的Y0至Y5与六反相器【U5】I1至I6相接，六反相器【U5】的O1至O6通过电阻分别与三极管Q17至Q22的基极相接，4-16线译码器【U4】的Y6至Y11与六反相器【U6】I1至I6相接，六反相器【U6】的O1至O6通过电阻分别与三极管Q23至Q28的基极相接，Q17至Q28的集电极输出作为矩阵的列线001、002、004、008、010、020、040、080、100、200、400、800共12条。R193-R220是三极管基极限流电阻。



　　在图5中，12条列线与16条行线构成192个点的矩阵。发光段【S0-S59】分别接入矩阵点S0-S59,发光段【M0-M59】分别接入矩阵点M0-M59, 发光段【H0-H59】分别接入矩阵点H0-H59,混色发光组【r1~ r9】接入矩阵点r1- r9,LED发光组【r10~r12】和三基色LED【r13】接入矩阵点r10-r12.LED正极接行线，负极接列线。



　　3 说明



　　笔者已制作出样机，调试简便，走时准确，同时申请实用新型专利。但是还有许多附加功能需要完善，如家用可以增加声控，在无人或夜间时单片机进入后台处理，不显示时间；还有报时功能等。