【正文】 數(shù)，有定時(shí)時(shí)間鬧鐘提示，能夠彩燈控制發(fā)光二極管的各種花樣，通過(guò)模擬仿真以及電路調(diào)試與測(cè)試，可采用以上兩種不同的系統(tǒng)方案。[4]方案一：采用數(shù)字電路中的加法器和減法器，555集成電路作為時(shí)鐘脈沖信號(hào)，CD4017作為彩燈控制芯片，用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無(wú)機(jī)械裝置，具有更長(zhǎng)的使用壽命，因此得到了廣泛的使用數(shù)字電路設(shè)計(jì)電子鐘，從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路和時(shí)序電路。設(shè)計(jì)數(shù)字電子鐘是為了了解數(shù)字電子鐘的原理，而且通過(guò)數(shù)字電子鐘的制作進(jìn)一步的了解各種在制作中用到的中小規(guī)模集成電路的作用及實(shí)用方法。且由于數(shù)字電路包括組合邏輯電路和時(shí)序電路。通過(guò)它可以進(jìn)一步學(xué)習(xí)與掌握各種組合邏輯電路與時(shí)序電路的原理與使用方法。數(shù)字電子鐘有下幾部分組成：石英晶體振蕩器、分頻器、秒脈沖發(fā)生器、校正電路、60進(jìn)制的秒、分計(jì)時(shí)器和24進(jìn)制計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器以及秒、分、時(shí)的譯碼顯示部分等。方案二：采用單片機(jī)程序設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)，也是日常生活中常見(jiàn)的萬(wàn)年歷一個(gè)小模塊化，功能雖然沒(méi)有那么多，但是可以在顯示，按鍵，鬧鐘，彩燈的基礎(chǔ)上擴(kuò)展年月日以及LCD的顯示，和繼電器弱電對(duì)強(qiáng)電的控制，我們采用的是當(dāng)前最流行的AT89系列單片機(jī)，單片機(jī)的集成度很高，他將微型計(jì)算機(jī)的主要部件都集成在一塊芯片上，具有下列特點(diǎn)：1 . 體積小、重量輕、價(jià)格便宜、耗電少。1 . 根據(jù)工程環(huán)境要求設(shè)計(jì)，且許多功能部件集成在芯片內(nèi)部，其信號(hào)通道受外界影響小，故可靠性高，抗干擾性能優(yōu)于采用一般的CPU 。1 . 控制功能強(qiáng)，運(yùn)行速度快。其結(jié)構(gòu)組成與指令系統(tǒng)都著重滿足工控要求，又極豐富的條件分支指令，有很強(qiáng)的位處理功能和I/O口邏輯作功能。1 . 片內(nèi)存儲(chǔ)器的容量不可能很大；引腳也嫌少，I/O引腳常不夠用，且兼第二功能，第三功能但存儲(chǔ)器和I/O口都易于擴(kuò)展。[5] 用單片及制作數(shù)字鐘是單片機(jī)的一個(gè)典型應(yīng)用。通過(guò)設(shè)計(jì)制作一個(gè)多功能數(shù)字鐘，我們可以充分了解單片機(jī)的工作原理，學(xué)會(huì)如何用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理，設(shè)備的控制等。制作一個(gè)數(shù)字中雖然簡(jiǎn)單，但它涉及到的內(nèi)容卻很廣泛，在本設(shè)計(jì)中，我們用到了鍵盤(pán)控制，需要加接鍵盤(pán)；用到了定時(shí)中斷功能和電平觸發(fā)外部中斷功能；[6]用到了顯示模塊，顯示時(shí)間。另外還涉及單個(gè)口的作。另外單片機(jī)工作還需要軟件支持，所以程序的編寫(xiě)，調(diào)試也是制作數(shù)字鐘的一個(gè)重要的方面出于實(shí)驗(yàn)室條件和經(jīng)濟(jì)條件的影響，作者沒(méi)有在數(shù)字鐘上加上過(guò)多的功能，不過(guò)也實(shí)現(xiàn)了數(shù)字時(shí)鐘的基本功能，如計(jì)時(shí)功能、整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能，鬧鈴功能，調(diào)時(shí)功能和秒表功能等，由于它功能強(qiáng)，資源容易大，價(jià)格便宜，穩(wěn)定性好，因此本設(shè)計(jì)采用些方案。 AT89C51簡(jiǎn)介：與MCS51 兼容 4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命：1000寫(xiě)/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年全靜態(tài)工作：0Hz24Hz三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定128*8位內(nèi)部RAM32可編程I/O線兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器5個(gè)中斷源 可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路：VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門(mén)電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。[7]在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷0） /INT1（外部中斷1） T0（記時(shí)器0外部輸入） T1（記時(shí)器1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)簡(jiǎn)介本系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)由電源電路提供5V電源，單片機(jī)控制，按鍵輸入，數(shù)碼管時(shí)鐘顯示，彩燈控制，鬧鐘提示等部分組成。該系統(tǒng)由按鍵輸入、單片機(jī)控制模塊、顯示電路模塊、流水燈控制電路、鬧鐘定時(shí)電路等構(gòu)成。根據(jù)各模塊電路實(shí)現(xiàn)的功能及所達(dá)到的要求，通過(guò)電路分析總出幾種不同的方案。[8]通過(guò)鍵盤(pán)輸入到達(dá)單片機(jī)，然后單片機(jī)運(yùn)行和處理輸入的指令，從而實(shí)現(xiàn)時(shí)間調(diào)整，數(shù)碼管顯示以及彩燈顯示。數(shù)碼管顯示事為了更好的更直觀的看到運(yùn)行結(jié)果，以便進(jìn)行更改，彩燈顯示只是為了增加客觀性，給人一種快樂(lè)的心情來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)。L E D顯 示鍵盤(pán) 輸 入時(shí)間 調(diào) 整單 片機(jī)彩燈 控 制圖 模塊方框圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) P0口作為數(shù)碼管數(shù)據(jù)傳送端口，目的是把輸入的數(shù)據(jù)顯示出來(lái)，能夠更直觀的看到效果，，小數(shù)字作為秒鐘閃爍60s，，P1口作為彩燈控制輸出端。AT89C51外接晶振電路，給單片機(jī)工作提供了工作頻率， AT89C51的最小系統(tǒng)電路 電阻給電容充電，電容的電壓緩慢上升直到vcc，沒(méi)到vcc時(shí)復(fù)位腳近似低電平，于是單片機(jī)復(fù)位。當(dāng)按鍵松開(kāi)后接近vcc時(shí)復(fù)位腳近高電平，于是芯片停止復(fù)位，復(fù)位完成，為了防止程序跑飛死循環(huán)。