CN202171727U

CN202171727U - 指针式led时钟

Info

Publication number: CN202171727U
Application number: CN201120131904XU
Authority: CN
Inventors: 姜兵; 向孝军
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-04-21
Filing date: 2011-04-21
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2021-04-21

Abstract

本实用新型涉及一种指针式LED时钟，用LED组成发光线模拟机械时钟的指针，分段控制发光线，达到显示时间的目的。技术方案是：(1)AT89C2051是单片机，其P1口外接译码器U3和U4，经U3译出的信号驱动三极管Q1～Q16输出构成矩阵的16条行线，经U4译出的信号Y0～Y11通过U5和U6反向驱动三极管Q17～Q28输出构成矩阵的12条列线。矩阵点接发光段等发光电路。单片机外围还有键盘等辅助电路。(2)以三基色LED为中心，再用LED构成圆，将60条发光线按每条线之间的夹角为6度依次布置在圆外构成钟表指针显示区，在指针的延长线上放置LED标示时刻。有益效果：相比现有技术，本实用新型时间显示醒目明亮，轻便无噪音。适用于车站、广场、酒店、学校等公共场合，夜间有微弱的照明作用。

Description

指针式LED时钟

所属技术领域

本实用新型涉及一种时钟装置，用LED组合成LED发光线模拟机械式钟表的指针，用单片机控制发光线的亮和灭来完成显示时间的指针式LED时钟。

背景技术

目前，所用指针式时钟的指针是靠机械装置驱动达到指示时间的目的，在黑暗的环境下无法看清楚，而且还发出嗒嗒的噪声，另外大的指针式时钟机械装置非常笨重。

发明内容

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，本实用新型提供一种指针式LED时钟，包括单片机U2、译码器U3和U4、反相器U5和U6、60条LED发光线D0～D59、混色LED发光组r1～r9、LED发光组r10～r12、三基色LEDr13、PNP型驱动三极管Q1～Q16和NPN型驱动三极管Q17～Q28、电源，其特征是：60条LED发光线D0～D59，将每条发光线分成三段，分别是s_n段、m_n段和h_n段，其中n＝0～59，共有180个发光段；混色LED发光组r1～r9，用于标示时刻，整点时刻点用2个黄色LED标示，其它时刻点用红色LED标示，共60个点；发光组r10～r12构成圆；三基色LED r13构成表盘中心，以上是钟表盘的部件，单片机U2的P1口外接译码器U3和U4，经U3译出的信号驱动三极管Q1～Q16，Q1～Q16集电极输出构成矩阵的16条行线；经U4译出的信号通过U5和U6反向驱动三极管Q17～Q28，Q17～Q28集电极输出构成矩阵的12条列线，这样行线和列线构成具有一定驱动能力的矩阵，共192个矩阵点，其中的180个矩阵点驱动180个发光段，剩余12个矩阵点驱动混色LED发光组r1～r9、发光组r10～r12以及三基色LEDr13，以上是控制电路与表盘部件的连接关系。该时钟不仅在黑暗环境下方便观看，而且还去除了噪音并省去笨重的机械装置，夜间还具有微弱的照明或者引导作用。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

显示部分以三基色LED为圆心，用LED构成一个圆，在圆外由LED组成的60条发光线，按每条线之间的夹角为6度依次绕圆排列构成指针显示区，为了区别指针长短，将每条发光线分成三段，分别是s_n段、m_n段和h_n段，其中n＝0～59，如第一条发光线由s₀段、m₀段和h₀段构成，第二条发光线由s₁段、m₁段和h₁段构成，以此类推，第六十条发光线由s₅₉段、m₅₉段和h₅₉段构成，共有180个发光段。s_n段+m_n段+h_n段亮代表秒针，m_n段+h_n段亮代表分针，h_n段亮代表时针。

用LED来标示时间刻度点，整点时刻点用2个黄色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时刻点。

控制部分由单片机AT89C2051、4-16线译码器74HC154、六反相器CD4069、驱动三极管及其他必须的外围电路组成，控制原理如下：AT89C2051的P1口的高四位接4-16线译码器U3的输入口A0～A3，完成Y0～Y15译码，驱动三极管Q1～Q16，Q1～Q16三极管集电极输出组成行线；同理，AT89C2051的P1 口的低四位接4-16线译码器U4的输入口A0～A3，完成Y0-Y11译码，再由两个六反相器反向驱动三极管Q17～Q28，Q17～Q28集电极输出组成列线，这样行线和列线构成具有一定驱动能力的矩阵，共192个矩阵点，用其中的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点的LED、构成圆的LED以及构圆心的三基色LED。

本实用新型的有益效果

时间显示醒目明亮，轻便无噪音。非常适用用于车站、广场、码头、酒店、学校等公共场所，其小型化用于家庭不仅可以指示时间，在夜间可兼具一定的照明作用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是整体原理图

图1中，AT89C2051是单片机，其P1口外接译码器U3和U4，经U3译出的信号驱动三极管Q1～Q16，而Q1～Q16的集电极输出构成16条行线。经U4译出的信号Y0～Y11通过反相器U5和U6反向后驱动三极管Q17～Q28，而Q17～Q28的集电极输出构成12条列线，16条行线和12条列线构成共192个矩阵点的矩阵，单片机外围还有键盘电路、时钟电路、电源电路等。

图2至图11是电路原理图

在图2中，U1是升压集成块KX2100A45M，U2是单片机AT89C2051，U3和U4是4-16线译码器74HC154，U5和U6是六反相器CD4609UB，SW1至SW5是轻触开关，Y1是12MHZ晶振，J1是接线端子。

在图3中，Q1～Q16是PNP型三极管，Q17～Q28是NPN型三极管。

在图4中，r1～r9是混色LED发光组，r10～r12是LED发光组，r13是三基色LED。

在图5至图11中，D0～D59是60条LED发光线，每条发光线分为三段即：s_n段、m_n段和h_n段，其中n＝0～59，如第一条发光线由s₀段、m₀段和h₀段构成，第二条发光线由s₁段、m₁段和h₁段构成，以此类推，第六十条发光线由s₅₉段、m₅₉段和h₅₉段构成，共有180个发光段。

图12是矩阵电路原理图

图13是显示表盘结构图

具体实施方式

在图2和图3中，D1、D2是隔离二极管；C2、C3、EC2、C7、C8、C9、C10、C11是滤波电容；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；R221、R222是单片机U2的P1.0、P1.2的上拉电阻；C6、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，用于功能扩展；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～P3.3分别与轻触开关SW1至SW4相接，用来调整时间。

单片机U2的P1口低四位P1.0～P1.3分别与4-16线译码器U4的A0～A3相接；单片机U2的P1口高四位P1.4～P1.7分别与4-16线译码器U3的A0～A3相接。4-16线译码器U3的Y0～Y15通过电阻分别与Q1～Q16的基极相接，Q1～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～Y5与六反相器U5的输入端1、3、5、13、11、9相接，其输出端2、4、6、12、10、8通过电阻分别与三极管Q17～Q22的基极相接；4-16线译码器U4的Y6～Y11与六反相器U6的输入端1、3、5、13、11、9相接，其输出端2、4、6、12、10、8通过电阻分别与三极管Q23～Q28的基极相接，Q17～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4中，混色LED发光组r1至r9分别由两种色光的LED组成，其中两个黄色LED为一组，标示一个整点时刻点，在两个整点时刻点之间插入四个红色LED用来标示其他时刻。

LED发光组r10至r12为同种色光LED组成，用来构成圆，R181-R192是限流电阻。r13用于构成表盘中心，其三基色LED分别串接限流电阻R225、R226、R227再分别与r10至r12并联。

在图5至图11中，LED发光线D0～D59中，每条发光线分为s_n段、m_n段和h_n段，发光段长度的比例是s_n段∶m_n段∶h_n段＝1∶1∶3，R1-R180是限流电阻。

在图12中，12条列线001、002、004、008、010、020、040、080、100、200、400、800与16条行线0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F构成192个点的矩阵。其矩阵点分别是s0～s59、m0～m59、h0～h59、r1～r9和r10～r12，将图5至图11中的s0～s59段、m0～m59和h0～h59段、r1～r9、r10～r12分别接入对应的矩阵点。LED正极接行线，负极接列线.

在图13中，该图是显示表盘结构图。以三基色r13为中心，发光组r10至r12中的LED构成圆。将60条发光线D0～D59按每条线之间的夹角为6度依次布置在圆外构成钟表指针显示区。将混色LED发光组r1至r9中的两个黄色LED一组构成12个整点时刻标示点，其余48个同色LED每一个为一个点构成其它48个时刻标示点；每两个整点时刻标示点中间插入其它4个时刻标示点围成一周，共60个点，这些点都在发光线的延长线上用以标示时间刻度点。

工作原理：编写程序，对矩阵点进行编码。由前面介绍的矩阵电路可知，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，列线输出低电平。由此对矩阵点进行编码，相应也就对接入矩阵点的发光段、发光组、三基色LED进行编码，分别建立发光段、发光组、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电路进行变换，最后由三极管驱动相应的发光段、发光组以及三基色LED工作达到显示时间的目的。

Claims

1.一种指针式LED时钟，包括单片机U2、译码器U3和U4、反相器U5和U6、60条LED发光线D0～D59、混色LED发光组r1～r9、LED发光组r10～r12、三基色LED r13、PNP型驱动三极管Q1～Q16和NPN型驱动三极管Q17～Q28、电源，其特征是：60条LED发光线D0～D59，将每条发光线分成三段，分别是s_n段、m_n段和h_n段，其中n＝0～59，共有180个发光段；混色LED发光组r1～r9，用于标示时刻，整点时刻点用2个黄色LED标示，其它时刻点用红色LED标示，共60个点；发光组r10～r12构成圆；三基色LED r13构成表盘中心，以上是钟表盘的部件，单片机U2的P1口外接译码器U3和U4，经U3译出的信号驱动三极管Q1～Q16，Q1～Q16集电极输出构成矩阵的16条行线；经U4译出的信号通过U5和U6反向驱动三极管Q17～Q28，Q17～Q28集电极输出构成矩阵的12条列线，这样行线和列线构成具有一定驱动能力的矩阵，共192个矩阵点，其中的180个矩阵点驱动180个发光段，剩余12个矩阵点驱动混色LED发光组r1～r9、发光组r10～r12以及三基色LED r13，以上是控制电路与表盘部件的连接关系。

2.根据权利要求1所述的一种指针式LED时钟，其中的混色LED发光组r1～r9特征在于：将混色LED发光组r1～r9中的两个黄色LED一组构成12个整点时刻标示点，其余48个同色LED每一个为一个点构成其它48个时刻标示点；每两个整点时刻标示点中间插入其它4个时刻标示点围成一周，共60个点，这些点都在发光线的延长线上用以标示时间刻度点。

3.根据权利要求1所述的一种指针式LED时钟，其中的矩阵特征在于：12条列线001、002、004、008、010、020、040、080、100、200、400、800与16条行线0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F构成192个点的矩阵。

4.根据权利要求1所述的一种指针式LED时钟，其中的钟表盘特征在于：以三基色r13为中心，LED发光组r10～r12构成圆，将60条发光线D0～D59按每条线之间的夹角为6度依次布置在圆外构成钟表指针显示区，将混色LED发光组r1至r9中的两个黄色LED一组构成12个整点时刻标示点和其它48个时刻标示点，这些点都在发光线的延长线上用以标示时间刻度点。