目前，所用指針式時(shí)鐘的指針是靠機(jī)械裝置驅(qū)動(dòng)達(dá)到顯示時(shí)間的目的。在黑暗的環(huán)境下無法看清楚，而且還發(fā)出嗒嗒的噪聲，還有就是大的指針式時(shí)鐘機(jī)械裝置也非常笨重。為了克服現(xiàn)有指針式時(shí)鐘在黑暗環(huán)境下無法看清時(shí)間等不足，筆者設(shè)計(jì)一種指針式LED時(shí)鐘，該時(shí)鐘的特點(diǎn)是時(shí)間顯示醒目明亮，輕便無噪音，特別是夜間在車站、廣場、酒店、學(xué)校等公共場合遠(yuǎn)距離觀看，非常實(shí)用，同時(shí)家庭夜間使用還具有微弱的照明作用。
1 技術(shù)方案
顯示結(jié)構(gòu)圖如圖6所示，原理如圖3、圖4所示：以三基色LED為圓心，用單色LED構(gòu)成一個(gè)圓形流水燈，在圓外，由LED組成發(fā)光線，這樣的發(fā)光線共60條，將其按每條線之間的夾角為6度依次繞圓形流水燈排列構(gòu)成指針顯示區(qū)。當(dāng)然，機(jī)械式鐘表指針的長短是不一樣的，為了表示指針長短的區(qū)別，再將每條發(fā)光線分成3段，分別是Sn段、Mn段、Hn段，（n=0-59）。Sn段+Mn段+Hn段全亮代表秒針，Mn段+Hn段發(fā)光線發(fā)光代表分針，Hn段發(fā)光段發(fā)光代表時(shí)針。共分成180個(gè)發(fā)光段。增加或減少發(fā)光LED的個(gè)數(shù)來或LED間的距離確定指針的長短。
同樣用LED來標(biāo)示時(shí)間刻度點(diǎn)。整點(diǎn)時(shí)刻點(diǎn)用黃色或藍(lán)色（2~3個(gè)）LED標(biāo)示，其它時(shí)刻點(diǎn)用紅色LED標(biāo)示，共60個(gè)點(diǎn)，如同機(jī)械指針式鐘表四周的固定點(diǎn)。
控制部分如圖1圖、2圖、5所示：由單片機(jī)AT89C2051、4-16線譯碼器74HC154、六反相器CD4069、驅(qū)動(dòng)三極管等組成�？刂圃砣缦拢篈T89C2051的P1口的低四位與4-16線譯碼器U4相接，完成Y0-Y11譯碼，再由兩個(gè)六反相器反向驅(qū)動(dòng)三極管Q17-Q28, 其輸出端組成列線，AT89C2051的P1口的高四位與4-16線譯碼器U3相接，完成Y0-Y15譯碼，驅(qū)動(dòng)三極管Q1-Q16,其輸出端組成行線，這樣行線和列線構(gòu)成具有一定驅(qū)動(dòng)能力的矩陣，共有192個(gè)矩陣點(diǎn)，其中用180個(gè)矩陣點(diǎn)驅(qū)動(dòng)180個(gè)發(fā)光段的亮和滅，模擬顯示指針，剩余12個(gè)矩陣點(diǎn)用于驅(qū)動(dòng)標(biāo)示時(shí)刻的LED、圓形流水燈LED以及三基色LED.
編寫程序，對(duì)矩陣點(diǎn)進(jìn)行編碼。由前面介紹的矩陣可知，矩陣共有192個(gè)點(diǎn)，要使接入矩陣點(diǎn)的LED發(fā)光，必須是行線輸出高電平，列線輸出底電平。由此對(duì)矩陣點(diǎn)進(jìn)行編碼，相應(yīng)也就對(duì)接入矩陣點(diǎn)的發(fā)光段、流水燈、三基色LED進(jìn)編碼，分別建立發(fā)光段、流水燈、三基色LED的數(shù)據(jù)表。由單片機(jī)【U2】定時(shí)中斷產(chǎn)生的秒、分、小時(shí)的數(shù)據(jù)經(jīng)轉(zhuǎn)換程序查表得到相應(yīng)發(fā)光段的編碼，再由單片機(jī)【U2】分時(shí)掃描輸出經(jīng)譯碼器等進(jìn)行變換，最后三極管驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的發(fā)光段以及流水燈、三基色LED工作達(dá)到顯示時(shí)間的目。
2 附圖和實(shí)施例對(duì)本設(shè)計(jì)作進(jìn)一步闡述
圖1~圖5是本設(shè)計(jì)的電路原理圖，圖6是顯示表盤結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式：
在圖4中，60條LED發(fā)光線【（0）~（59）】中，每條發(fā)光線分為3段：S段（S0-S59）、M段（M0-M59）、H段（H0-H59）共180段，R1-R180是限流電阻。增加或減少LED的個(gè)數(shù)或LED間的距離來改變發(fā)光線的長短，發(fā)光段長度的比例一般是S段：M段：H段=1:1:3.
在圖3中，以三基色LED【r13】為中心（R225、R226、R227是限流電阻），把LED發(fā)光組【r10~r12】中的LED交叉組合構(gòu)成圓形流水燈，其流水變化頻率與秒針同步。將60條發(fā)光線【（0）~（59）】按每條線之間的夾角為6°依次布置在圓形流水燈外構(gòu)成鐘表指針顯示區(qū)，將混色LED發(fā)光組【r1~r9】中的24個(gè)同色LED每兩個(gè)為一組構(gòu)成12條短線，其余48個(gè)同色LED每一個(gè)為一個(gè)點(diǎn)構(gòu)成48個(gè)點(diǎn)，每兩條短線間插入4個(gè)點(diǎn)圍成一周，短線或點(diǎn)都在發(fā)光線的延長線上用以標(biāo)示時(shí)間刻度點(diǎn)。R181-R192是限流電阻。最終結(jié)構(gòu)如圖6所示。
在圖1-圖2中，D1、D2是隔離二極管。C2、C3、EC2、C7、C8、C9、C10、C11濾波。C1、EC1、D3、U1、L1構(gòu)成升壓電路。BAT1是備用電源，當(dāng)主電源VDD5V斷電后BAT1經(jīng)升壓電路只給單片機(jī)【U2】供電。C4、C5、Y1以及單片機(jī)【U2】內(nèi)部電路構(gòu)成振蕩電路，頻率為12Mhz.R221、R222是單片機(jī)【U2】P1.0、P1.2的上拉電阻。C6R、R223、SW5與單片機(jī)【U2】的RST/VPP相接構(gòu)成復(fù)位電路。P3.0、P3.1、P3.2、P3.3、P3.4、P3.5與J1相接，方便功能擴(kuò)展，P3.7與Q29基極相接。R224和Q29不能同時(shí)接入電路，只能任選其一。
單片機(jī)【U2】的P3.0、P3.1、P3.2、P3.3分別與輕觸開關(guān)【SW1至SW4】相接，用來調(diào)整時(shí)間。
單片機(jī)【U2】P1口的低四位P1.0、P1.1、P1.2、P1.3分別與4-16線譯碼器【U4】的A0、A1、A2、A3相接，單片機(jī)【U2】P1口的高四位P1.4、P1.5、P1.6、P1.7分別與4-16線譯碼器【U3】的A0、A1、A2、A3相接。4-16線譯碼器【U3】的Y0至Y15通過電阻分別與Q1至Q16的基極相接，Q1至Q16集電極輸出作為矩陣的行線0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F共16條，4-16線譯碼器【U4】的Y0至Y5與六反相器【U5】I1至I6相接，六反相器【U5】的O1至O6通過電阻分別與三極管Q17至Q22的基極相接，4-16線譯碼器【U4】的Y6至Y11與六反相器【U6】I1至I6相接，六反相器【U6】的O1至O6通過電阻分別與三極管Q23至Q28的基極相接，Q17至Q28的集電極輸出作為矩陣的列線001、002、004、008、010、020、040、080、100、200、400、800共12條。R193-R220是三極管基極限流電阻。
在圖5中，12條列線與16條行線構(gòu)成192個(gè)點(diǎn)的矩陣。發(fā)光段【S0-S59】分別接入矩陣點(diǎn)S0-S59,發(fā)光段【M0-M59】分別接入矩陣點(diǎn)M0-M59, 發(fā)光段【H0-H59】分別接入矩陣點(diǎn)H0-H59,混色發(fā)光組【r1~ r9】接入矩陣點(diǎn)r1- r9,LED發(fā)光組【r10~r12】和三基色LED【r13】接入矩陣點(diǎn)r10-r12.LED正極接行線，負(fù)極接列線。
3 說明
筆者已制作出樣機(jī)，調(diào)試簡便，走時(shí)準(zhǔn)確，同時(shí)申請(qǐng)實(shí)用新型專利。但是還有許多附加功能需要完善，如家用可以增加聲控，在無人或夜間時(shí)單片機(jī)進(jìn)入后臺(tái)處理，不顯示時(shí)間；還有報(bào)時(shí)功能等。
