LM8560，八十年代的不朽芯片

LM8560 是一款自上世纪80年代中期起普及的集成电路，它通过一种巧妙且低成本的方式，彻底改变了数字闹钟市场。其核心原理是直接计数电网的交流电频率（50Hz 或 60Hz）来计时，省去了昂贵的石英晶体和校准过程，从而大幅降低了生产成本。尽管这种方法的精度不如石英钟，且依赖于电网频率的稳定性，但其内置的电池断电备份和简洁的设计，使其成为数十年来无数闹钟的核心。如今，虽然大部分产品已被基于微控制器和 LCD 显示屏的现代闹钟取代，但 LM8560 因其耐用性和标志性设计，依然在部分产品中延续生命。

LM8560 如何颠覆市场？

在 LM8560 出现之前，数字闹钟是一种相对昂贵的设备。早期的型号要么使用机械翻页，要么采用昂贵且复杂的荧光显示屏。它们大多依赖石英晶体来保证计时精度，这不仅增加了元件数量，还需要在生产过程中进行单独校准，导致成本居高不下。

LM8560 的出现改变了这一切：

    • 极低的成本： 它将所有时钟和闹钟功能集成到一个芯片上，外部只需搭配少数元件和一个专用的 LED 显示屏。
    • 无需校准： 由于它直接利用电网频率作为时间基准，组装完成后即可使用，省去了耗时耗力的校准步骤。
    • 简化制造： 极大地简化了电路设计和生产流程，使得廉价的数字闹钟成为可能，甚至一度成为超市积分兑换的热门奖品。

随着电子技术的进步和 LED 价格的下降，LM8560 应运而生。这颗不到半欧元的芯片（按今天通胀调整后）包含了构建一个基本数字闹钟所需的所有功能。

工作原理：优势与弱点

LM8560 本质上是一个逻辑芯片，由固定的逻辑门、触发器和放大器等构成，而非可编程的微控制器。这意味着它的功能是固定的，但也因此不会像现代芯片那样因闪存老化而丢失程序。

它的计时技巧在于将弱点转化为优点：

    • 计时来源： 芯片通过一个引脚接收来自电源的 50Hz 或 60Hz 交流电信号。例如，在 50Hz 的电网中，它每数到 50 个电波周期，就记为一秒。
    • 精度问题： 理论上，电网频率存在 ±2% 的波动，可能导致每天高达十几分钟的误差。
    • 长期平衡： 现实中，发电厂会持续监控并调整电网的平均频率。当频率在一段时间内偏高后，会被调低相应的时间和幅度，从而使长期平均频率非常接近标准值。因此，基于 LM8560 的时钟虽然短期内会有几秒甚至一两分钟的漂移，但长期来看几乎不需要手动校准。
    • 断电备份： 芯片集成了断电备份功能。在断电时，它会切换到 9V 备用电池，并使用一个由外部电阻和电容组成的简单 RC 振荡器来维持计时。不过，这个振荡器的精度很低，可能导致断电期间时间大幅偏移。

隐藏功能与使用怪癖

许多使用 LM8560 的闹钟都带有一些未在说明书中标明的“隐藏”功能和一些令人困扰的设计缺陷。

隐藏的组合键

    • 显示秒数： 按住 “Alarm” 键，再按下 “Sleep” 键。此时，显示屏左侧显示分钟的个位数，右侧显示秒数。
    • 秒数归零： 在显示秒数时，按 “Hour” 键可将秒数归零（若在 30-59 秒之间按下，分钟会进一位）。
    • 暂停时间： 在显示秒数时，按 “Minute” 键可使时间暂停，便于精确对时。
    • 时间重置： 在显示秒数时，同时按住 “Hour” 和 “Minute” 键，时间会重置为 0:00。
    • 快速设置时间： 按住 “Time” 键，再同时按住 “Hour” 和 “Minute” 键，小时和分钟会快速递增。

需要注意的异常行为

由于按键接线方式的原因，操作时可能会引发意想不到的后果：

    • 设置闹钟时误改时间： 在设置闹钟时间时，如果先按住 “Hour” 或 “Minute” 键，再按下 “Alarm” 键，时钟的当前时间也会跟着改变。正确的操作是先按住 “Alarm” 键。
    • 贪睡功能重置： 在闹钟响起并按下“贪睡”键后，如果在下一次响起之前再次按下“贪睡”键，9 分钟的计时器会重新开始计算。
    • 意外关闭闹钟： 当闹钟响起时，按下 “Sleep” 键再按下 “Snooze” 键，可能会彻底关闭当天的闹钟。

因此，在调整闹钟或睡眠时间时要小心！如果你不经意间松开了“Alarm”或“Sleep”按钮，哪怕只有一瞬间，时钟的时间也会被增加！

为何不适合电子爱好者？

尽管 LM8560 非常经典，但它对于想自制时钟的电子爱好者来说并不友好。

    • 专用的“Duplex”显示屏： LM8560 使用一种特殊的“双工”驱动方式来点亮四位数的 LED 显示屏。它将所有 LED 段分为两组，利用交流电的正负半波交替点亮。这种显示屏是为该芯片定制的，无法用标准的共阴极或共阳极七段数码管替代。
    • 非标准引脚间距： 为了缩小尺寸，LM8560 采用了 1.78mm 的引脚间距，而不是标准的 2.54mm，这使得它无法直接插在标准面包板或 28 针插座上。

红色 LED 的优势与现代闹钟的退步

许多人偏爱老式闹钟的红色 LED 显示屏，这并非仅仅出于怀旧。人眼在夜间对红光的敏感度远低于绿色或蓝色。

在黑暗中，一个红色的显示屏，即使亮度不低，也不会照亮整个房间。而一个绿色的显示屏（更不用说黄色的），即使亮度很弱，也会让你看清整个房间。这就是为什么我只想要红色 LED 显示屏作为我的闹钟。

相比之下，许多现代廉价闹钟虽然功能更多（如 PLL 收音机、双闹钟），但往往质量堪忧。它们使用高度集成的微控制器，但为了节约成本，所用元件质量低劣，导致故障率高，寿命远不及几十年前基于 LM8560 的产品。这些产品体现了基于“计划报废”的设计理念，与 LM8560 的经久耐用形成鲜明对比。