课程名称：单片机原理与接口技术实践设计课题：基于MCS 51单片机实现电子闹
钟功能的设计
学院：电子与信息工程学院
专业：通信工程
小组成员：
电子闹钟在科学技术高度发展的今天,千家万户都少不了它,所以很多家庭
个人都需要有一个电子闹钟，为人们提供报时方便,但普通电子闹钟不够方便实用。本文给出了一种基于MCS51单片机实现电子闹钟功能的设计方法，从而给人们带来更为方便的工作与生活。
一.电子闹钟简介
我们设计的电子闹钟是以MCS51单片机中的计时器作为时钟，用8位数码管显示当前时间，并且可以设置闹钟时间，并在设置的时间点发出闹铃。
简易闹钟具有以下功能：
1.时钟能准确地走时，并可以通过数码管进行显示
2.复位后可以进行当前时间的设置
3.可以随意设置闹钟时间，闹钟会在设置时间响铃
整个系统的任务要求：
1）输入数字按键的功能。
保证数字的输入。
2）复位电路的功能。
所有时间回到初始化状态,用于启动设定时间参数（调时或设定闹钟时间）；
3）显示电路的功能。
当输入数字时显示24小时时间功能。
4）闹铃功能
设置闹铃的时间后.能按设置好的时间准时闹铃。
二.系统方案的设计要求
根据以上各模块并结合显示屏的功能及元器件材料的情况，决定采用
AT89C51为内核显示设计方案。
先进行系统的整体规划确定整个系统的功能，然后按照每个功能的具体要求，进行各个模块的实物设计并逐个调试，待全部通过后，进行整个系统
的联调，最终实现一个完整的系统。
整个系统的设计步骤如下：
在单片机最小系统的基础上，完成按键电路和复位电路的设计。
完成显示电路、数字按键、单片机时钟电路。
Ⅰ硬件设计
系统硬件的设计可以根据系统的各个功能，把整个系统划分成若干个模块，分别对这些模块来进行设计，然后在通过单片机程序来实现对各个硬件
模块功能的调度。
本系统涉及到的硬件模块有：按键电路、数码管显示电路、单片机时钟电路、蜂鸣器电路。
各部分实现功能如下：
按键电路：提供按键信号。
单片机时钟电路、复位电路：提供内部时钟。
数码管驱动显示电路：显示当前时间。
蜂鸣器电路：闹钟报时。
Ⅱ软件设计
本系统的软件部分主要完成功能：时分秒的进位算法处理、数码管的时间显示、时间调整设置、闹钟功能。
根据软件的功能划分软件设计模块结构，如下所示
主程序模块
按键驱动模块LED驱动模块时间处理模块
其中各个模块具体任务如下：
按键驱动模块：对各个按键的功能进行相关的定义。
LED驱动模块：根据系统需要显示相应的数字时间；
时间处理模块：时、分、秒的进位算法处理
三.系统硬件电路的设计
1根据确定的硬件方案设计硬件框图，如下图所示：
蜂鸣器电路
按键电路
晶振电路
单
片
机
复位电路数码管驱动
及显示2系统原理图的设计
系统总的硬件电路如下图所示
实际要用到5个按键，受空间限制仿真电路中只画出4个。
单片机管脚资源分配：
P0口为数码管段选信号输出口。
P3口为数码管位选信号输出口。
P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4为键盘的输入信号。
P3.6为蜂鸣器信号的输出口。
下面分别介绍各个电路。
（1）数码管驱动及显示电路
本设计采用8位7段共阳极数码管用来显示时间。为了将时间在LED数码管上显示可采用动态显示法。通过对每位数码管的依次扫描，使对应数码管亮；同时向该数码管送对应的字码使其显示数字。由于数码管扫描周期很短，而且人眼有视觉暂留效应，所以数码管看起来总是亮的从而实现了数字的同时显示。
数码管主要包括位选和段选信号线。位选是用来选通数码管的，只有位选信号有效该数码管才会亮并显示要现实的数字；段选是选择数码管7段的那一笔亮，从而显示不同的数字。
本设计中单片机P0口输出段选数据,P3口输出位选数据。
数码管与单片机相连的电路如下图所示：
电路中使用了芯片74ls245 ，该芯片用来驱动LED。其片选引脚要接地，使其一致为低电平，芯片一直可以工作。
（2）晶振电路
晶体以及电容C1、C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中构成内部
单片机内部时钟。晶体可在 1.2MHz-12MHz之间任选，电容C1、C2的典型值为通常选择为30pF左右，这时对应的始终频率为12MHz。
单片机内部晶振电路图及连接电路如下：
（3）按键电路
本设计采用行列式按键电路，它由行线和列线组称成，按键位于行列的交叉点。一个4*4 的行列结构可以构成一个16 个按键的键盘，如下图所示。在按键
数目较多的场合，行列式按键可以节省很多的
I/O 口线。
按键的识别是通过扫描来实现的。单片机会
依次扫描每一行和每一列，通过行线和列线的电
平高低即可判断哪个按键被按下。
本设计中用到四个按键，P1.0、P1.1、P1.2、
P1.3 、P1.4，分别用于时间校准设置、定闹设
置、秒分时切换、加 1 调整、减 1 调整。
按键与单片机相连电路如下：
由原理图可以明显看出，当按键未被按下时，对应引脚为高电平；按键被按下时为低电平。通过扫描即可辨别哪一个按键被按下。
本题画出的虽然是独立按键，但是内部驱动依然是行列式按键的驱动，这里只是为了画图方便。
(4)复位电路
当按下复位键时单片机进入复位状态，可以进行时间的设置等。
电路图如下所示：
