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2 系统总体设计方案
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，用一扬声器来进行定时提醒，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。
2.1系统功能实现总体设计思路
本系统可模拟电子时钟，实现时钟，秒表，校时功能，主从CPU数据处理、键盘控制与数据显示。主控系统能响应按键，并对其进行相应的处理，再把其对应的结果数据在数码管LED上显示。
具体设计基本任务是：
1．用LED数码管显示时间，且能显示时、分、秒的24小时制的数字钟。
2．具有校时功能，具体方法：设置三个按钮，其中两个按钮分别对“时”、“分”进行校时，另一个按钮则实现对“秒”位清零。
此设计原理框图如图2.1所示。
键盘控制区 AT89C51 芯片 数码管显示 闹铃电路 图2.1 设计原理框图 方案一
1．计时用的“秒”脉冲信号可用实验板中提供的800Hz分频产生。800Hz信号同时作为动态扫描显示电路的时钟信号。
2．时、分校时控制，当校时按钮按下时，可对时、分计数器CP端输入秒脉冲来加速计数速度来达到校时目的。 方案二
1.用单片机定时器中断原理实现数码管动态10ms循环扫描，同时完成计数功能，并经过多次中断产生“秒”信号。
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2.可控制按键实现时，分，秒加一，减一功能。
考虑到设计硬件简单原则，利用单片机实现的数字时钟具有编程灵活，便于功能的扩充等优点，故本设计采用方案二。
详细元器件列表如表2.1所示：
表2.1详细元器件列表 AT89c51 7SEG-MPX8-CA-BlUE八位数码管 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 2.2 LED显示器
LED就是light emitting diode ，发光二极管的英文缩写。它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。
LED的技术进步是扩大市场需求及应用的最大推动力。最初，LED只是作为微型指示灯，在计算机、音响和录像机等高档设备中应用，随着大规模集成电路和计算机技术的不断进步，LED显示器正在迅速崛起，近年来逐渐扩展到证券行情股票机、数码相机、PDA以及手机领域。
LED显示器集微电子技术、计算机技术、信息处理于一体，以其色彩鲜艳、动态范围广、亮度高、寿命长、工作稳定可靠等优点，成为最具优势的新一代显示媒体，目前，LED显示器已广泛应用于大型广场、商业广告、体育场馆、信息传播、新闻发布、证券交易等，可以满足不同环境的需要。
2.2.1 LED显示器的结构
LED显示块是发光二极管显示字段的显示器件。在单片机应用系统中通常使用的是七段LED。七段LED内部由7个条形发光二极管和一个圆点发光二极管组成。
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本设计中采用的是7SEG-MPX8-CA-BlUE八位数码管，该数码管为蓝色数码管，每一段数码管内部相当于有一个蓝色发光二极管。发光二极管具有单向导电性，只有当外加的正向电压使得正向电流足够大时才发光，它的开启电压比普通二极管的大，红色的在1.8V－2.2V之间，绿色的约为2V。正向电流越大，发光越强。内部结构如图2.2所示。
图2.2八段数码管
2.2.2 LED的接线形式
根据内部发光二极管的接线形式分成共阴极型（公共点接地）和共阳极型（公共点接电源）。计算机与七段显示器的接口，分成静态显示接口和动态显示接口。静态接口是每个七段显示器单独用一组寄存器控制，将其公共点接地。动态接口使用两组寄存器。几个显示器的七段用一组寄存器控制，该寄存器称作段选寄存器。另一组寄存器控制这几个七段显示器的公共点，控制这几个显示器逐个循环点亮。适当选择循环速度，利用人眼“视觉暂留”效应，使看上去好像这几个七段显示器同时在显示一样。控制公共点的寄存器称为位选寄存器。
本次设计中采用共阳极型接法，公共级通过一个PNP三极管与＋12V的电源相连。接口采用动态显示。
2.3 AT89C51简介
AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能的CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和256 bytes的随即存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准的MCS-51指令系统兼容，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大。AT89C51单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。
AT89C51单片机内部主要有以下部件：8031CPU、振荡电路、总线控制部件、中断控制部件、片内Flash存储器、并行I/O接口、定时器和串行I/O接口。
AT89C51是89系列单片机的标准型，它是与MSC-51系列单片机兼容的。在内部含有4KB或8KB可重复编程的Flash存储器，可进行1000次擦写操作。全静态工作为0-24MHZ，有3级程序缓存器，内部含有128-256字节的RAM，有32条可编程I/O口线，2-3个16
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位定时/计数器，6-8个中断源，通用的串行接口，低电压空闲及电源下降方式。
AT89C51单片机内部CPU、4KB的FPEROM，128的RAM，两个16位的定时/计数器T0和T1，4个8位的I/O端P0、P1、P2、P3等组成。单片微机内部最核心的部分是CPU。CPU主要功能是产生各种控制信号，控制存储器、输入/输出端口的数据传输、数据的算数运算、逻辑运算以及操作处理等，CPU按其功能可分为运算器和控制器两部分。控制器由程序计数器PC、指令存储器、实时控制与条件转移逻辑电路等组成。它的功能是对来自存储器中的指令进行译码，通过实时控制电路在限定的时间发出各种操作所需要的内部和外部的控制信号，使各部分协调工作，完成指令规定的操作。运算器由算术逻辑器部件ALU、累加器ACC、暂存器、程序状态字寄存器PSW，BCD码运算调整电路等组成。
2.3.1 AT89C51主要性能参数
AT89C51与MCS-51控制系列产品兼容，片内有4K可在线重复编程闪速电擦除存储器（Flash Memory),存储器可循环写入/擦除1000次；存储器数据保存时间可达10年；工作电压范围宽：Vcc可由2.7V到6V；全静态工作可由0HZ到16MHZ；中继结构具有3级所存保护；128*8位内部RAM；32条可编程I/O线；两个16位定时器/计数器；中断结构具有5个中断源和2个中断优先级；可编程全双工串行通信；空闲状态维持低功耗和掉电状态保存储存内容。
2.3.2 AT89C51单片机的功能特性概述
AT89C51提供以下标准功能：8k字节Flash闪速存储器，256字节内部RAM，32个I/O口线，3个16位定时/计数器，一个6向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内震荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但震荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。
1.MCS－51单片机的中断系统 （1）中断源
MCS－51单片机是一个多中断源的单片机，有五个中断源：外部中断0、定时器0中断、外部中断1、定时器1中断和串行接收或发送中断。 各中断源的中断处理程序入口地址如下表2.2所示：
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