第四章 硬件总体设计方案
用一扬声器来本次设计时钟电路，使用了AT89C51单片机芯片控制电路，单片
机控制电路简单且省去了很多复杂的线路，使得电路简明易懂，使用键盘键上的按键来调整时钟的时、分、秒，进行定时提醒，同时使用C语言程序来控制整个时钟显示，使得编程变得更容易，这样通过四个模块：键盘、芯片、扬声器、显示屏即可满足设计要求。
4.1系统功能实现总体设计思路
如图4-10 所示为AT89S51芯片的引脚图
图4-10 AT89S51芯片外部引脚图
此设计原理框图如图4-11所示，此电路包括以下四个部分：单片机，键盘，闹铃电路及显示电路。
独立键盘 AT89C51 闹铃电路 数码管显示
图4-11 设计原理框图
经多方论证硬件我们小组采用AT89C51单片机和7SED八位共阳极数码管等来实现单片机电子时钟的功能。
详细元器件列表如表4.12所示：
表4.12 详细元器件列表
AT89c51 7SED八位共阳极数码管 NPN三极管 104p电容 30p电容 10K电阻 560欧姆电阻 200欧姆电阻 100欧姆电阻
1片 1片 1个 6个 2个 6个 8个 1个 6个 4.2各部分功能实现
（1） 单片机发送的信号通过程序控制最终在数码管上显示出来。 （2） 单片机通过输出各种电脉冲信号来驱动控制各部分正常工作。
（3） 为使时钟走时与标准时间一致，校时电路是必不可少的，键盘用来校正数
码管上显示的时间。
单片机通过控制闹铃电路来完成 定时闹钟的功能
4.3系统工作原理
设计的电路主要由四模块构成：单片机控制电路，显示电路、闹铃电路以及校正电路。
详细电路功能图如图4-30：
详细电路功能图如图4-30
本设计采用C语言程序设计，使单片机控制数码管显示时、分、秒，当秒计数计满60时就向分进位，分计数器计满60后向时计数器进位，小时计数器按“23翻0”规律计数。时、分、秒的计数结果经过数据处理可直接送显示器显示。当计时发生误差的时候可以用校时电路进行校正。设计采用的是时、分、秒显示，单片机对数据进行处理同时在数码管上显示。
4.4时钟各功能分析及图解 （1） 时钟运行图
仿真开始运行时，或按下key4键时，时钟从12：00：00开始运行，其中key2键对分进行调整，key3对小时进行调整，key6可以让时钟暂停。
时钟运行图如图 4-41 所示： （2）秒表计时图
当按下key1键进入秒表计时状态，key6是秒表暂停键，可按key4键跳出秒表计时状态。
秒表计时图如图 4-42所示：
单片机电子时钟主要功能：1、秒表2、时间调整3、数字显示4、闹铃设置abcdefgdp时间显示区12345678C730pC830p19X1键盘控制区12MHzU1核心控制区P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD393837363534333221222324252627281011121314151617abcdefgdp12345678R13XTAL118XTAL29Q1PNPRST010203040506293031外设闹铃LS1PSENALEEA010203040506070812345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C51SPEAKER秒表调时调分显时闹铃暂停电子信息0701 王勇贵曹文忠刘志强原娟慧 图4-41 时钟运行图
单片机电子时钟主要功能：1、秒表2、时间调整3、数字显示4、闹铃设置abcdefgdp时间显示区12345678C730pC830p19X1键盘控制区12MHzU1核心控制区P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD393837363534333221222324252627281011121314151617abcdefgdp12345678R13XTAL118XTAL29Q1PNPRST010203040506293031外设闹铃LS1PSENALEEA010203040506070812345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C51SPEAKER秒表调时调分显时闹铃暂停电子信息0701 王勇贵曹文忠刘志强原娟慧图4-42 秒表计时图
（3）闹铃设置图及运行图
当按下key5，开始定时，分别按key2调分，key3调时设置闹铃时间，然后按下key4键恢复时钟运行状态(图4-43)当闹铃设置时间到时，蜂鸣器将发出10秒中蜂鸣声（图4-44）。
单片机电子时钟主要功能：1、秒表2、时间调整3、数字显示4、闹铃设置abcdefgdp时间显示区12345678C730pC830p19X1键盘控制区12MHzU1核心控制区P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD393837363534333221222324252627281011121314151617abcdefgdp12345678R13XTAL118XTAL29Q1PNPRST010203040506293031外设闹铃LS1PSENALEEA010203040506070812345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C51SPEAKER秒表调时调分显时闹铃暂停电子信息0701 王勇贵曹文忠刘志强原娟慧 图4-43 闹铃时间设置图
该数字钟是用一片AT89C51单片机通过编程去驱动8个数码管实现的。通过6个开关控制,从上到下6个开关KEY1-KEY6的功能分别为：KEY1,切换至秒表；KEY2,调节时间,每调一次时加1；KEY3, 调节时间,每调一次分加1；KEY4,从其它状态切换至时钟状态；KEY5,切换至闹钟设置状态,也可以对秒表清零；KEY6,秒表暂停.控制键分别与P1.0~P1.5口连接．其中：
A通过P2口和P3口去控制数码管的显示如图所示P2口接数码管的a——g端，是控制输出编码,P3口接数码管的1——8端,是控制动态扫描输出．
B从P0.0输出一个信号使二极管发光，二极管在设置的闹钟时间到了时候发光，若有乐曲可以去驱动扬声器实现。