刘季秋+彭森

摘 要：本设计是定时闹钟的设计，由单片机AT89C51芯片和LED数码管为核心，辅以必要的电路，构成的一个单片机电子定时闹钟。电子钟设计可采用数字电路实现，也可以采用单片机来完成。数字电子钟是用数字集成电路构成的，用数码管显示“时”，“分”，“秒”的现代计时装置。若用数字电路完成，所设计的电路相当复杂，大概需要十几片数字集成块，其功能也主要依赖于数字电路的各功能模块的组合来实现，焊接的过程比较复杂，成本也非常高。若用单片机来设计制作完成，由于其功能的實现主要通过软件编程来完成，那么就降低了硬件电路的复杂性，而且其成本也有所降低，所以在该设计中采用单片机利用AT89C51，它是低功耗、高性能的CMOS型8位单片机。片内带有4KB的Flash存储器，且允许在系统内改写或用编程器编程。另外， AT89C51的指令系统和引脚与8051完全兼容，片内有128B 的RAM、32条I/O口线、2个16位定时计数器、5个中断源、一个全双工串行口等。AT89C51单片机结合七段显示器设计的简易定时闹铃时钟，可以设置现在的时间及显示闹铃设置时间，若时间到则发出一阵声响，进—步可以扩充控制电器的启停。

1 引言

本设计是定时闹钟的设计，由单片机AT89C51芯片和LED数码管为核心，辅以必要的电路，构成的一个单片机电子定时闹钟。设计内容包括了秒信号发生器、时间显示电路、按键电路、供电电源以及闹铃指示电路等几部分的设计。采用四个开关来控制定时闹钟的工作状态，分别为：K1、设置时间和闹钟的小时；K2、设置小时以及设置闹钟的开关；K3、设置分钟和闹钟的分钟；K4、设置完成退出。

2 工作原理

电子闹钟应包括秒信号发生器、时间显示电路、按键电路、供电电源以及闹铃指示电路等几部分。电子闹钟组成部分如图1所示。

按键功能说明：K1，设置时间和闹钟的小时；K2，设置小时以及设置闹钟的开关；K3，设置分钟和闹钟的分钟；K4；设置完成退出。

3 主模块电源电路

主模块是系统软件的主框架。结构化程序设计一般有“自上而下”和“自下而上”两种方式，“自上而下”法的核心就是主框架的构建。它的合理与否关系到程序最终的功能的多少和性能的好坏。

4 时间模块电路

时间设定模块的设计要点是按键的去抖处理与“一键多态”的处理。即只涉及4个键完成了6位时间参数的设定。软件法去抖动的实质是软件延时，即检测到某一键状态变化后延时一段时间，再检测该按键的状态是否还保持着，如是则作为按键处理，否则，视为抖动，不予理睬。去抖中的延时时间一般参考资料多描述为10ms左右，实际应用中，应大于20ms，否则，会导致按一次作多次处理，影响程序正常执行。“一键多态”即多功能键的实现思想是，根据按键时刻的系统状态，决定按键采取何种动作，即何种功能。时间模块电路如图2所示。

5 Proteus软件仿真

图3为系统仿真图。该电子钟有三个按键：K1，K2和K3键。按K1键进行校时，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间，校时时需要校正哪一位，哪一位就闪烁。按K2键是对闪烁位进行加一或返回的操作。按K3键调整定时时间和定时组数，需要调整哪一位，哪一位就闪烁，该电子钟最多可定时20组闹钟。经测试该电子钟在一天的累计误差约为0.1秒。该电子钟的误差主要由晶振自身的误差所造成，晶振的误差约为0.0001～0.000001。在软件的编程过程中所产生的误差比较小，在重装初值的过程中大概需要约8个机器周期，但在程序开始对定时器赋初值时，多加了8个机器周期，减小了这方面的误差。

6 结论

本设计是定时闹钟的设计，由单片机AT89C51芯片和LED数码管为核心，辅以必要的电路，构成的一个单片机电子定时闹钟。本次设计采用了主模块设计时间模块设计以及其他基本的模块设计让智能定时闹钟能够更加精确的报时。同时该设计中采用单片机利用AT89C51，它是低功耗、高性能的CMOS型8位单片机，大大的减少了设计的成本。

参考文献

[1]张友德.单片微型机原理、应用与实验[M].上海：复旦大学出版社，2005.

[2]胡长胜.单片机实用技术教程[M].北京：北京师范大学出版社，2003.

[3]谭浩强.C语言程序设计[M].北京：清华大学出版社，2005.

[4]郭天祥.51单片机C语言教程[M].北京：电子工业出版社，2009

[5]彭伟.单片机C语言程序设计实训100例[M].北京：电子工业出版社，2009

[6]周润景.基于proteus的电路及单片机设计与仿真[M].北京：北京航空航天大学出版社，2010

作者简介

刘季秋，邵阳学院信息工程系电子科学与技术专业学生。

通讯作者（指导老师）

彭森，邵阳学院信息工程系教师。