楼主是一名业余的单片机爱好者，从开始玩单片机到现在，做过不少的时钟。从最初的纯软件计时，到DS1302时钟芯片再到后来的GPS授时都做过。纯软件计时一断电就全归零了，完全没有实用价值；DS1302的好一些，有断电走时，但也存在走时不准的问题；GPS授时倒是准了，可是在室内使用信号不好，还要拖一根线到窗台或室外，显得不够简洁。于是把目光转向了美信的高精度时钟芯片DS3231（±2ppm ，年误差1分钟左右）。最近正好有空，就用它做了个实用的时钟。

从器件手册上摘抄的DS3231介绍：DS3231 是低成本、高精度 I2C实时时钟 (RTC)，具有集成的温补晶体振荡器 (TCXO) 和晶体。该器件包含电池输入端，断开主电源时仍可保持精确的计时。集成晶体振荡器提高了器件的长期精确度。 DS3231采用 16引脚、300mil的 SO封装。RTC 保持秒、分、时、星期、日期、月和年信息。少于31 天的月份，将自动调整月末日期，包括闰年补偿。时钟的工作格式可以是 24 小时或带 AM/PM 指示的 12 小时格式。提供两个可编程日历闹钟和一路可编程方波输出。地址与数据通过 I2C双向总线串行传输。精密的、经过温度补偿的电压基准和比较器用来监视 VCC状态，检测电源故障、提供复位输出，并在必要时自动切换到备用电源。另外， RST监视引脚可以作为手动按钮输入以产生外部复位信号。
特性
♦0°C 至 +40°C 范围内精度为 ±2ppm
♦-40°C 至 +85°C 范围内精度为 ±3.5ppm
♦为连续计时提供备用电池输入
♦低功耗
♦实时时钟提供秒、分、时、星期、日期、月、年信息，并提供有效期到 2100 年的闰年补偿
♦两个日历闹钟
♦可编程方波输出
♦快速 (400kHz) I2C 接口
♦3.3V工作电压
♦数字温度传感器输出：精度为 ±3°C


实物：
来自万能的淘宝，不知真假



显示部分使用TM1650驱动4位0.56寸的共阴极数码管。TM1650是天微生产的一款数码管驱动，2线串行驱动，8级亮度调整，并且支持28个按键扫描。只要把要显示的数据写入其中就能正确的显示了，不用再去写动态扫描的函数，硬件连接也更简单。用起来很方便。



MCU的选用：
先算了下I/O的占用，I2C 接口2个，TM1650 2个，DS3231的SQW1个（1HZ方波用于刷新显示）。这样仅仅用了5个I/O口，配合DS3231的3.3V供电，就选用了手头现成的STC 15L104W单片机。


IC选好后，发现如果用贴片元件的话，和数码管差不多大小的PCB就能放得下。




原理图（点击图片放大）：





画好的PCB：


热转印制板：






焊接完成：



完成后的样子：


 

大小控制的不错吧



裁一片亚克力板：


最终的成品



正常服役中，精度待测试








后记：程序很简单，互联网上有现成的DS3231和TM1650的函数，稍微改一下就能用了。DS3231的SQW口输出1HZ方波，单片机在方波的每个下降沿产生中断然后读取DS3231的时间，再发送到TM1650的显示寄存器去刷新数码管的显示就行了。放置了2个按键用来调节时间。所用的单片机没有AD，不好实现自动亮度，只好靠时间去判断，白天亮度高晚上亮度低，用起来也很不错。
DS3231的后备电源原来打算用手机上拆的备份电池，但实际证明不好用，试过断电时间超过2个小时就不能保存时间了。后来焊接了一片1.5V的纽扣电池，断电后可以正常的走时了。
由于是自己制板，受单面PCB的限制，布线颇费了一番周折。不过每天看到自己的“作品”正常的工作，还是很有成就感的。