【正文】 數(shù)，有定時時間鬧鐘提示，能夠彩燈控制發(fā)光二極管的各種花樣，通過模擬仿真以及電路調試與測試，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集成電路作為時鐘脈沖信號，CD4017作為彩燈控制芯片，用數(shù)字電路技術實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準確性和直觀性，且無機械裝置，具有更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用數(shù)字電路設計電子鐘，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序電路。設計數(shù)字電子鐘是為了了解數(shù)字電子鐘的原理，而且通過數(shù)字電子鐘的制作進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用方法。且由于數(shù)字電路包括組合邏輯電路和時序電路。通過它可以進一步學習與掌握各種組合邏輯電路與時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進制的秒、分計時器和24進制計時計數(shù)器以及秒、分、時的譯碼顯示部分等。方案二：采用單片機程序設計，該系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)，也是日常生活中常見的萬年歷一個小模塊化，功能雖然沒有那么多，但是可以在顯示，按鍵，鬧鐘，彩燈的基礎上擴展年月日以及LCD的顯示，和繼電器弱電對強電的控制，我們采用的是當前最流行的AT89系列單片機，單片機的集成度很高，他將微型計算機的主要部件都集成在一塊芯片上，具有下列特點：1 . 體積小、重量輕、價格便宜、耗電少。1 . 根據(jù)工程環(huán)境要求設計，且許多功能部件集成在芯片內部，其信號通道受外界影響小，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，運行速度快。其結構組成與指令系統(tǒng)都著重滿足工控要求，又極豐富的條件分支指令，有很強的位處理功能和I/O口邏輯作功能。1 . 片內存儲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，第三功能但存儲器和I/O口都易于擴展。[5] 用單片及制作數(shù)字鐘是單片機的一個典型應用。通過設計制作一個多功能數(shù)字鐘，我們可以充分了解單片機的工作原理，學會如何用單片機實現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理，設備的控制等。制作一個數(shù)字中雖然簡單，但它涉及到的內容卻很廣泛，在本設計中，我們用到了鍵盤控制，需要加接鍵盤；用到了定時中斷功能和電平觸發(fā)外部中斷功能；[6]用到了顯示模塊，顯示時間。另外還涉及單個口的作。另外單片機工作還需要軟件支持，所以程序的編寫，調試也是制作數(shù)字鐘的一個重要的方面出于實驗室條件和經(jīng)濟條件的影響，作者沒有在數(shù)字鐘上加上過多的功能，不過也實現(xiàn)了數(shù)字時鐘的基本功能，如計時功能、整點報時功能，鬧鈴功能，調時功能和秒表功能等，由于它功能強，資源容易大，價格便宜，穩(wěn)定性好，因此本設計采用些方案。 AT89C51簡介：與MCS51 兼容 4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命：1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時間：10年全靜態(tài)工作：0Hz24Hz三級程序存儲器鎖定128*8位內部RAM32可編程I/O線兩個16位定時器/計數(shù)器5個中斷源 可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內振蕩器和時鐘電路：VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。[7]在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，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（記時器0外部輸入） T1（記時器1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，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，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， 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，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。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部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。第三章 系統(tǒng)硬件設計 系統(tǒng)簡介本系統(tǒng)硬件結構由電源電路提供5V電源，單片機控制，按鍵輸入，數(shù)碼管時鐘顯示，彩燈控制，鬧鐘提示等部分組成。該系統(tǒng)由按鍵輸入、單片機控制模塊、顯示電路模塊、流水燈控制電路、鬧鐘定時電路等構成。根據(jù)各模塊電路實現(xiàn)的功能及所達到的要求，通過電路分析總出幾種不同的方案。[8]通過鍵盤輸入到達單片機，然后單片機運行和處理輸入的指令，從而實現(xiàn)時間調整，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行結果，以便進行更改，彩燈顯示只是為了增加客觀性，給人一種快樂的心情來進行試驗。L E D顯 示鍵盤 輸 入時間 調 整單 片機彩燈 控 制圖 模塊方框圖 單片機最小系統(tǒng)電路設計 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，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，沒到vcc時復位腳近似低電平，于是單片機復位。當按鍵松開后接近vcc時復位腳近高電平，于是芯片停止復位，復位完成，為了防止程序跑飛死循環(huán)。