无线遥控LED时钟屏的设计

引言

LED时钟显示屏的长时间使用，会产生一定的累加误差，故使用一段时间需进行校正，但大屏幕时钟显示器，通常悬挂在较高处，时间的调整与修改需工作人员爬到高处进行操作，既不方便，又不安全，如何完善电路结构，设计出安全、实用的遥控电路是很多电子爱好者一直关注的问题。本系统设计了一种采用无线遥控修改时钟数据的LED时钟显示屏。

系统组成

1 遥控发射器

图1遥控发射器框图

遥控发射器由6个按键、F06A无线发射芯片、4个隔离二极管等元件组成。如图1所示。

2 LED时钟屏控制系统

控制系统由J06A遥控接收模块、单片机AT89S52、实时时钟芯片DS2321、EEPROM、LED驱动电路等构成。

图2 LED时钟屏控制系统框图

硬件电路设计

1 无线电遥控发射部分

电路如图3所示，发射元件采用自带编码器的F06A模块，其发射频率稳定在315MHz，工作电压范围为3～12V，发射功率为10mW。本系统采用两块3V钮扣电池供电，可工作半年以上。该模块有8位/3态地址编码，用于识别发射与接收装置的一一对应，以防对其他遥控电器影响而产生误动作。在安装该模块时，先对8个地址编码端进行适当连接（编码），如将1、2号地址接为高电平，则地址码为11000000。有四个数据引脚D1、D2、D3、D4，本设计中四个数据端分别连接按键S1、S2、S3、S4，S1为功能状态切换键，S2为调整“加”键，S3调整“减”键，S4为确认键。同时扩展了两个按键S5、S6，分别作为开启显示键和关闭显示键。LED为按键指示灯，S7为遥控部分电源开关。该模块正常发射距离为10m，若外加一根长约24cm的单股天线，发射距离更远。

2 遥控接收部分

遥控接收部分如图4所示，接收模块采用与F06A配套使用的J06A，该模的工作电压为2.6～3.6V，接收灵敏度为5μV，其上有8个地址编端，使用时其连接必须与发射模块的地址编码一致。该模块接收频率为315MHz，它将接收到的遥控信号经内部解调、解码，还原为与发射端完全相同的密码信号，从它的四个数据输出端一路送给单片的P1.0～P1.3口，另一路径隔离二极管D7～D10，控制三极管Q8的导通，从而使单片机INTO产生中断，单片机将P1.0～P1.3的信息与原设定信息进行对比之后，从而执行相应的操作。

图3无线电遥控发射部分电路图

3 DS3231实时时钟芯片

DS3231是一款低成本，超高精度的实时时钟芯片（RTC），片内集成了高稳定度、具有温度补偿电路的晶振，在   -40℃～+85℃范围内提供每年±2min的时钟精度。与其他基于晶体的方案相比，DS3231在温度范围内的时间精度提高了5倍。RTC提供秒、分钟、小时、日、星期、月和年等信息，带有润年修正，并自身带有电池，在没有外部电源的情况可工作10年。还提供两个可编程闹钟和可编程方波输出，I2C双向数据总线传输。采用16脚封装。

4 EEPROM 24C08

24C08是8KB的不具备加密功能的电可擦除PROM，与二线协议I2C总线兼容，采用8脚封装，体积小，功耗低，使用方便，存储结构简单，只有读写两种操作功能，在此用于存储有关遥控密码信息和时钟芯片信息。

5 LED驱动电路

显示屏驱动部分采用MBI5001集成芯片，它既具有移位功能又有锁存功能，为串入并出的8位寄存器。具体控制方式为第一片MBI5001的输入数据端SDI连接到单片机的串行数据输出端，它的数据输出端SDO连接到下一片的SDI端，各片均采用相同的方法级联而成。各片相应的CLK、LE、OE端分别并联，作为统一的数据移位信号、串行数据移入锁存器信号和锁存器输出数据信号的连接端。

图4 遥控接收部分电路图

6 单片机选用AT89S52，其外部晶振频率为12MHz。采用LED数字点阵作显示器，本设计假定为显示4个字符（根据实际具体需要设计显示字符的个数）。单片机P2.4口与第一片显示驱动器的数据输入端SDI相连，进行串行数据通信，P2.3、P2.2口分别接所有MBI5001共用的时钟脉冲输入口和移入锁存器信号输入口，P2.1用做输出锁存信号输入口。P1.0口接蜂鸣器，当查询到有遥控信号输入时即鸣叫。实时时钟DS3231和EEPROM24C08都支持双向I2C总线和数据传输协议，P3.0、P3.1口分别为SCL和SDA输入，它们通过I2C总线和CPU之间进行数据交换。

软件设计

主程序的主要功能包括：设置堆栈、定时器及串口初始化，设置中断的有关参数，并初始化一些要用到的寄存器和标志，完成键盘监控功能，以便当有按键按下时，执行相应的操作；当没有接键按下时，读取DS3231的时钟数据并进行数据处理，如时钟数据送入显示缓冲区等，最后还要将显示缓冲区的数据送串行显示。如图5所示。

图5主程序流程图