新型音樂報時數(shù)字時鐘設(shè)計和實現(xiàn) 計算機專業(yè)

1、新型音樂報時數(shù)字鐘摘 要作為可以實現(xiàn)時分秒計時的鐘表，數(shù)字表要比傳統(tǒng)的機械表相比要更加直觀與精確，使用期限也要比傳統(tǒng)的機械表更長，目前已經(jīng)取代機械表得到鐘表用戶的廣泛使用。設(shè)計數(shù)字鐘電子鐘的方法多種多樣，可以通過小規(guī)模集成電路組成或?qū)Ｓ玫碾娮隅娦酒湟燥@示電路加上所需的外圍電路組成，同時還可以利用單片機來實現(xiàn)電子鐘的運轉(zhuǎn)等方法。利用單片機來設(shè)計電視子中具有編程靈活和便于擴展功能等一系列優(yōu)點。在本次論文中介紹的電子鐘系統(tǒng)就是由單片機（AT89C52）為核心，時鐘芯片DS1302、數(shù)碼管顯示驅(qū)動芯片MAX7219等元器件組成。重點介紹了Proteus的ISIS軟件如何通過單片機系統(tǒng)來設(shè)計電子鐘。這

2、種方法不僅能夠驗證設(shè)計系統(tǒng)的技術(shù)層次，才能更好的完善系統(tǒng)設(shè)計的質(zhì)量，同時又在一定程度上降低了開發(fā)成本，更加體現(xiàn)其社會價值。在當(dāng)前社會音樂報時時鐘已經(jīng)成為大部分人生活工作的一部分，時針電路也在計算機系統(tǒng)中提供了技術(shù)應(yīng)用。關(guān)鍵詞：數(shù)字鐘；報時；單片機AbstractAs a timekeeping clock, the clock is more intuitive and accurate than the traditional mechanical meter, and the use period is longer than the traditional mechanical mete

3、r. At present, it has replaced the mechanical watch to get the wide use of the clock users. There are many ways to design the digital clock electronic clock. It can be composed of small scale integrated circuit or special electronic clock chip, which is composed of display circuit and peripheral cir

4、cuit. At the same time, we can make use of single chip computer to realize the operation of electronic clock. Using MCU to design the TV sub has a series of advantages, such as flexible programming and easy expansion. The electronic clock system introduced in this paper is composed of single chip co

5、mputer (AT89C52) as the core, clock chip DS1302, digital transistor display driver chip MAX7219 and other components. This paper mainly introduces how Proteuss ISIS software designs the electronic clock through the single chip microcomputer system. This method can not only verify the technical level

6、 of the design system, but also better improve the quality of the system design. At the same time, it can also reduce the cost of development to a certain extent, and more reflect its social value. In the current society, music time clock has become a part of most peoples life and work, and the cloc

7、k circuit has also provided technical application in computer system.Key words: digital clock; time of time; single chip microcomputer目 錄 HYPERLINK l _Toc18795_WPSOffice_Level1 前言3 HYPERLINK l _Toc29269_WPSOffice_Level1 1.總體設(shè)計方案4 HYPERLINK l _Toc28676_WPSOffice_Level2 1.1電路原理框圖4 HYPERLINK l _Toc1046

8、6_WPSOffice_Level3 1.1.1數(shù)字鐘電路組成框圖4 HYPERLINK l _Toc22269_WPSOffice_Level3 1.1.2各部分的作用及要求5 HYPERLINK l _Toc14138_WPSOffice_Level2 1.2 數(shù)字鐘的電路原理圖5 HYPERLINK l _Toc26517_WPSOffice_Level1 2單元模塊設(shè)計7 HYPERLINK l _Toc12872_WPSOffice_Level2 2.1 MCS51單片機控制電路7 HYPERLINK l _Toc28741_WPSOffice_Level2 2.2 電源電路9 HY

9、PERLINK l _Toc4020_WPSOffice_Level2 2.3 按鍵電路10 HYPERLINK l _Toc4816_WPSOffice_Level2 2.4 時鐘電路10 HYPERLINK l _Toc5983_WPSOffice_Level2 2.5 復(fù)位電路11 HYPERLINK l _Toc8219_WPSOffice_Level2 2.6 數(shù)碼管顯示電路12 HYPERLINK l _Toc4709_WPSOffice_Level2 2.7 蜂鳴器電路13 HYPERLINK l _Toc21173_WPSOffice_Level1 3軟件設(shè)計14 HYPERL

10、INK l _Toc19539_WPSOffice_Level2 3.1 主程序流程框圖14 HYPERLINK l _Toc14392_WPSOffice_Level2 3.2 中斷服務(wù)程序流程框圖15 HYPERLINK l _Toc9131_WPSOffice_Level2 3.3 顯示子程序流程圖17 HYPERLINK l _Toc2722_WPSOffice_Level2 3.4 按鍵掃描子程序流程圖17 HYPERLINK l _Toc10564_WPSOffice_Level2 3.5 按鍵處理子程序流程圖18 HYPERLINK l _Toc8449_WPSOffice_Le

11、vel1 4.系統(tǒng)功能18 HYPERLINK l _Toc7314_WPSOffice_Level1 5.設(shè)計總結(jié)19 HYPERLINK l _Toc25471_WPSOffice_Level1 6參考文獻20前言在當(dāng)代社會，移動通訊和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及多媒體技術(shù)中都會用到半導(dǎo)體技術(shù)。單片機從最開始的4位，一直成倍發(fā)展到現(xiàn)在的32位，其實發(fā)展歷程一直受到廣大電子愛好者的關(guān)注，隨著單片機技術(shù)的發(fā)展，其社會價值卻在不斷下降，具有很強的性價比，因此，在當(dāng)前的嵌入式系統(tǒng)方案設(shè)計中人們首選的是單片機系統(tǒng)，從而帶動社會更加投入到單片機的研究與開發(fā)中，單片機技術(shù)仍在不斷的進步。從時鐘的出世到現(xiàn)在的不斷發(fā)展，時

12、鐘漸漸融入了人們的生活，成為人們在學(xué)習(xí)，工作和生活中必不可少的一部分，與此同時，時鐘仍在不斷發(fā)展創(chuàng)新。時鐘技術(shù)越來越完善與先進，時鐘樣式也越來越多樣化。目前時鐘大多使用了石英晶體振蕩器，主要是因為石英技術(shù)此用方便，并且穩(wěn)定性和精度都比較好。在目前人們的生活與工作中，音樂報時時鐘越來越被廣泛使用。在計算機系統(tǒng)中時鐘也起到了必不可少的作用，時鐘電路是計算機系統(tǒng)能夠正常工作的前提。對于單片機應(yīng)用系統(tǒng)，時鐘不僅可以為保障系統(tǒng)正常工作的基準(zhǔn)震蕩定時信號，這種工作原理主要是通過晶振頻率來決定單片機系統(tǒng)工作快慢，同時時鐘還可以標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)的時針，對系統(tǒng)時鐘進行定時，這種工作原理可以通過軟件和專門的時鐘芯片分別實

13、現(xiàn)，但其中的軟件實現(xiàn)是通過編程來完成，有很大的誤差，只能適用于對于時間精度要求不高的場合。如果對時間精度要求較高的情況下，建議使用專門的時鐘芯片來實現(xiàn)。典型的時鐘芯片有：DS1302，DS12887，X1203等都可以滿足高精度的要求。1.總體設(shè)計方案1.1電路原理框圖1.1.1數(shù)字鐘電路組成框圖利用單片機AT89C52作為本系統(tǒng)的中控模塊。單片機可把時鐘芯片DS1302、數(shù)碼管顯示驅(qū)動芯片MAX7219讀出來的數(shù)據(jù)利用軟件來進行處理，然后通過數(shù)據(jù)傳輸和顯示模版將單片機傳出的數(shù)據(jù)顯示出來，同時實現(xiàn)了音樂報時的功能，其中的設(shè)計總體框圖如圖1所示：復(fù)位電路復(fù)位電路時鐘電路STC89C52控制電路顯

14、示電路蜂鳴器電路鍵盤電路圖1 總體框圖1.1.2各部分的作用及要求鍵盤電路：單片機如何與人之間進行交流，主要需要通過按鍵電路鍵盤，由于按鍵的讀取容易引起誤動作，此時可以采用軟件抖動來處理，軟件的觸點在閉合和斷開時，都會產(chǎn)生抖動，這里的觸點邏輯電平還不夠穩(wěn)定，如果不采取相應(yīng)的處理很可能會導(dǎo)致按鍵命令錯誤。鍵盤電路就可以通過程序掃描來檢測按鍵狀態(tài)從而避免抖動，延時時間為10ms 。復(fù)位電路：清零單片機程序計數(shù)器。蜂鳴器：發(fā)聲。 時鐘電路：為單片機提供時鐘。 顯示電路：顯示時間。 單片機：控制整個電路。1.2 數(shù)字鐘的電路原理圖系統(tǒng)語音模板電路原理圖主要是通過語音單片錄放音電路，錄放周期為八分鐘，通

15、過音頻信號輸送利用單片機電路將音頻信號輸入到大口徑揚聲器中，電路原理圖如圖2所示:圖2 電路原理圖數(shù)字時鐘主要是由走時，顯示和調(diào)整時間這三種基本功能組成，這些基本功能都是由單片機時鐘軟件設(shè)計來體現(xiàn)。走時部分主要是利用單片機的定時器和計數(shù)器來產(chǎn)生中斷。本設(shè)計設(shè)置定時器T0工作在模式1狀態(tài)下，設(shè)置每隔50ms中斷一次，中斷20次正好是1s。中斷服務(wù)程序負(fù)責(zé)記載中斷的次數(shù)，中斷20次為1s，60s為1分，60分為1小時，24小時為1天。用單片機定時器T1按時輸出高低電平，單片機通過引腳周期性來輸出特定頻率的方波，從而演奏出一個音符。這種方式需要單片機通過半周期高電平半周期低電平，一直循環(huán)下去。周期可

16、以通過音符的頻率來計算，在演奏時，半個周期的定時時間初始值需要根據(jù)音符的不同而變化，然后送入定時器T1，從而定時循環(huán)的輸出高低電平。除此之外，音樂的節(jié)拍需要通過延時來實現(xiàn)，單片機演奏音樂需要兩個數(shù)據(jù)表來存放食先計算好的音符頻率對應(yīng)的周期初始值。通過這些數(shù)據(jù)的記錄，單片機可以演奏低音和中音以及高音等21個音符。演奏樂曲也是通過不同的音符對應(yīng)定時時間初始值，從而控制音調(diào)，通過延遲來實現(xiàn)音樂節(jié)拍。 時鐘的顯示是使用2個四位一體LED數(shù)碼管來顯示時、分、秒，其軟件設(shè)計原理是：由中斷產(chǎn)生的秒、分、小時數(shù)據(jù)，經(jīng)過轉(zhuǎn)換子程序轉(zhuǎn)換成適應(yīng)LED數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通過單片機輸出到數(shù)碼管顯示器，通過顯示器掃描程

17、序來顯示時鐘的走時時間。調(diào)整時鐘時間需要用到單片機的輸入功能，我們將按鍵的開關(guān)作為單片機輸入信號，當(dāng)按鍵被觸發(fā)時，就可以執(zhí)行開關(guān)調(diào)整時鐘時間功能。時鐘電路和復(fù)位電路都屬于單片機的最小系統(tǒng)。時鐘電路是內(nèi)部振蕩方式，因此得到的時鐘信號穩(wěn)定性強。復(fù)位電路有上電復(fù)位和開關(guān)復(fù)位兩種基本形式，讓單片機從一種確定的狀態(tài)開始運行。2單元模塊設(shè)計2.1 MCS51單片機控制電路這個電子鐘所采用的單片機是STC89C52，以此作為核心處理器就可以達到信號輸出，LED顯示等等功能的控制作用。就像下圖的3一樣:圖3 單片機最小系統(tǒng)STC89C52所有的功能非常的豐富:8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/

18、O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，2個16 位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。除此之外這個單片機芯片還可以以0Hz的模式進行工作。這個模式功耗接近于零，處理器停止運轉(zhuǎn)，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。在這個過程中，RAM可以保存內(nèi)容，震蕩機和單片機停止運轉(zhuǎn)。引腳結(jié)構(gòu)：VCC:電源；GND:地。P0 口：P0口的模式很容易理解就是8位漏極開路的雙向1/O口。以它為輸出時，每8個TTL輸入端被1位控制，在P0口的每1位被定義為1時，P0口就又輸出口變?yōu)檩斎肟诹?，對于外部的各種數(shù)據(jù)進行讀取時，P0口為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。這樣的情況，P

19、0有內(nèi)部有特殊的電阻，進行編程時P0口也可以進行接收，但是對程序進行校準(zhǔn)和驗證時也可以輸出字節(jié)，只不過這個時候需要加外部上拉電阻。P1 口：此口為8位雙向1/O口里面含有一個上拉電阻，為輸出口使用時，每1位可以執(zhí)行4個TTL的端口進行輸出口，在把P1端口每1位寫1時，內(nèi)部的8個位電被拉上拉電阻拉高，這個時候就可以當(dāng)做輸入口使用。P2 口：P2包含一個上拉電阻8位的雙向1/O口，當(dāng)成輸出口時，每1位可以執(zhí)行4個輸入的TTL端口。在把P2端口的每1位寫成1時P1口8個位電平被內(nèi)部上拉電阻拉高，這個時候就可以被當(dāng)成輸入口，這個時候，在被進行拉低的引腳被內(nèi)部的電阻影響，會輸入電流。讀取外部的系統(tǒng)儲存器

20、，或者16位地址接收外部儲存器的數(shù)據(jù)時，P2口的位置會高出八位地址，這個應(yīng)用情景中，此口會被強制上拉輸送1，以8位地址讀取外部的數(shù)據(jù)儲存器時，P2將會把P2儲存器的內(nèi)容。在對Flash進行校驗，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號整時鐘時間是利用了單片機的輸入功能，把按鍵開關(guān)作為單片機的輸入信號，通過檢測被按下的按鍵，從而執(zhí)行賦予該開關(guān)調(diào)整時間功能。P3 口：P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，作為輸出口時，每1位最多可以驅(qū)動4個TTL的輸入端口。當(dāng)向P2端口的每1位寫“1”時，P1口的8個位電平都可以在電阻拉高后作為輸入口使用，外部拉低的引腳也會由于內(nèi)部電阻的原因輸出電

21、流（IIL）。P3口亦作為STC89C52特殊功能（第二功能）使用，如表1所示。在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。如表1所示。RST: 復(fù)位輸入。晶振工作時，RST腳持續(xù)2 個機器周期高電平將使單片機復(fù)位。看門狗計時完成后，RST 腳輸出96 個晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無效。DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。ALE/PROG：地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在Flash編程時，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可

22、用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，ALE脈沖將會跳過如果需要，通過將地址為8EH的SFR的第0位置 “1”，ALE操作將無效。這一位置 “1”，ALE 僅在執(zhí)行MOVX 或MOVC指令時有效。否則，ALE 將被微弱拉高。這個ALE 使能標(biāo)志位（地址為8EH的SFR的第0位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。PSEN:外部程序存儲器選通信號（PSEN）是外部程序存儲器選通信號。當(dāng)STC89C52從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，PSEN在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，PSEN將不被激活。EA/VPP:訪問外部程序存儲器控制信號。為使

23、能從0000H 到FFFFH的外部程序存儲器讀取指令，EA必須接GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA應(yīng)該接VCC。在flash編程期間，EA也接收12伏VPP電壓。XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。2.2 電源電路 系統(tǒng)的芯片需要+5V的工作電壓，電流輸出較大，然而電腦USB提供的額定功率較小，如果采用USB線連接微型計算機作為系統(tǒng)電源，雖然功率可能有稍微的不匹配，但并不需要更換電源，而且還會比直流的穩(wěn)壓電源更加方便可靠。電源電路如圖4所示：圖4 電源電路2.3 按鍵電路鍵盤是人與單片機打交道的主要設(shè)備，然而按鍵讀取很有可能會出現(xiàn)錯誤。

24、在單片機組成的小系統(tǒng)中案件是最常見的輸入方式，最常見的按鍵電路有一對一的直接連接和動態(tài)掃描的矩陣式連接，一對一的直接連接就是只一個CPU的輸入口對應(yīng)一個按鍵，左右存在高電位和低電位，低電位是一般狀態(tài)，當(dāng)按下按鍵后就會變成高點位。 一個按鍵對應(yīng)一個端口，這種電路設(shè)計十分簡單直接，并且可以在按鍵數(shù)量少時直接使用，這樣的電路簡單直接。但大多數(shù)場合需要的案件數(shù)都是比較多的，因此我們需要更加實用的矩陣式連接，矩陣式連接需要軟件通過抖動的方法實現(xiàn)，而軟件觸點會在閉合和斷開時發(fā)生抖動，出現(xiàn)不穩(wěn)定的邏輯電平，此時極容易出現(xiàn)按鍵命令錯誤等狀況。此時，我們需要采用軟件延時的方法來避開抖動，延時時間為10ms 。當(dāng)

25、按下復(fù)位按鍵時，RST端產(chǎn)生高電平，使單片機復(fù)位。復(fù)位后，其片內(nèi)各寄存器狀態(tài)改變，片內(nèi)RAM內(nèi)容不變。單片機內(nèi)部功能部件會受到功能寄存器控制，程序運行直接會受到程序計數(shù)器的pc控制，單片機的功能部件的初始狀態(tài)受寄存器復(fù)位的影響。圖5 按鍵電路在此次設(shè)計中用到了可以適用多接口按鍵的獨立式鍵盤。獨立式按鍵是直接用I/O口線構(gòu)成的單個按鍵電路，如圖5所示，其特點是每個按鍵單獨占用一根I/O口線，每個按鍵的工作不會影響其它I/O口線的狀態(tài)。但當(dāng)所需按鍵數(shù)量多，會占用過多的I/O口線。鍵盤接到單片機的P1口上，按鍵后就會出現(xiàn)低電平信號，高電平信號為常態(tài)不按鍵時。如圖5所示。2.4 時鐘電路時鐘時間顯示功

26、能，是在2個四位一體LED數(shù)碼管的作用下，實現(xiàn)時分秒的顯示，其設(shè)計原理為：將形成的分、秒、時數(shù)據(jù)進行中斷，并通過子程序轉(zhuǎn)換，將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為LED數(shù)碼管數(shù)據(jù)，并在單片機輸出功能的作用下，將這些數(shù)據(jù)輸入到數(shù)碼管，并在顯示器程序作用下，顯示時鐘時間。STC單片機系統(tǒng)有豐富的時鐘源，從0M到80M的時鐘源可通過編程熔絲進行選擇，外接晶振電路，如圖6。由于單片機系統(tǒng)內(nèi)部安裝有高增益反相放大器當(dāng)接通外接晶振后，就形成了自己振蕩器時鐘脈沖。在本次設(shè)計過程中，是通過內(nèi)部震蕩方式實現(xiàn)的。為了保證計時工作的精準(zhǔn)性，晶體振蕩器選擇的是11.0592MHz幸好的振蕩器，以及的C1，C2型號的兩個輔助振蕩器。正常來說

27、，時鐘電路系統(tǒng)，主要由晶體控制芯片、晶體振蕩器以及電容器構(gòu)成，并在串行連接的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，同時可以關(guān)閉時鐘的充電功能。時鐘系統(tǒng)采用的32.768kHz晶振。本次電路設(shè)計中，定時方式采用的是方式1，也就是最小定時時間設(shè)定為1us，最大定時時間設(shè)定為65.5ms。如圖6：圖6 單片機時鐘電路2.5 復(fù)位電路 復(fù)位指的是單片機影片的初始化操作。時鐘系統(tǒng)在經(jīng)過復(fù)位操作后，單片機系統(tǒng)就能夠正常運行。當(dāng)STC單片機復(fù)位引腳RST形成大于最小脈沖的低電平時，單片機系統(tǒng)自動進行復(fù)位操作。而當(dāng)RST保持低電平水平時，單片機系統(tǒng)則處于不斷循環(huán)的狀態(tài)。而電路系統(tǒng)是通過電阻的作用，對電容器進行充電，并將電容電壓提

28、升到VCC，并在未達到VCC水平時，芯片復(fù)位腳處于較低電位水平。而當(dāng)芯片復(fù)位時，芯片引腳電平提升，造成芯片復(fù)位操作停止，這就是復(fù)位電路的操作情況。為保證系統(tǒng)的應(yīng)用需求，復(fù)位操作基本是在開關(guān)復(fù)位以及上電復(fù)位的方式實現(xiàn)復(fù)位。上電復(fù)位在電源接通后，就可以實現(xiàn)復(fù)位操作，如圖7。電阻R1、R2以及C1形成復(fù)位電路，只要按動復(fù)位鍵，就能完成復(fù)位操作。單片機復(fù)位系統(tǒng)進入初始化的狀態(tài)，這一過程中，程序計數(shù)器PC0000H，說明程序已經(jīng)開始正常操作。當(dāng)單片機冷區(qū)系統(tǒng)開啟后，單片機系統(tǒng)內(nèi)的RAM就會產(chǎn)生隨機值，并運行復(fù)位系統(tǒng)中的RAM內(nèi)容，32個通用寄存器完成復(fù)位操作后的狀態(tài)，如圖7：圖7 復(fù)位電路2.6 數(shù)碼管

29、顯示電路數(shù)碼顯示管的設(shè)計是本次電路系統(tǒng)設(shè)計工作的關(guān)鍵部分。四位一體的數(shù)碼管主要作用是動態(tài)掃描，也就是應(yīng)當(dāng)將數(shù)碼管段控碼數(shù)據(jù)分時送到相應(yīng)的段控端。而一個段控碼被送入相應(yīng)段控端時，此段段控碼就會顯示；而其余數(shù)碼管位控端無法及時輸送到電瓶位置，數(shù)碼管無法點亮。點亮一段時間后，再將其送入相應(yīng)的段控碼，并依次將顯示段的數(shù)碼管送入到電平位置，這樣數(shù)碼管就會被依次點亮。通過動態(tài)掃描顯示功能，可以讓使用人員看到穩(wěn)定畫面，其原理是利用人體眼部組織暫留效應(yīng)以及亮度等因素實現(xiàn)的。實驗指出，當(dāng)掃描刷新頻率大約為50Hz且發(fā)光二極管寫導(dǎo)通時間大于1m s 時, 顯示效果較為出色。四位一體的數(shù)碼管，共連接十二個引腳，并按

30、照逆時針順序進行排列。斷電存儲功能：始終系統(tǒng)在正常運行過程中，相關(guān)數(shù)據(jù)會提前存入AT24C02存儲器系統(tǒng)中，始終系統(tǒng)每次啟動，系統(tǒng)首先讀取這一存儲系統(tǒng)中的有關(guān)數(shù)據(jù)，且采用的是容量為2個16行字的1602液晶顯示系統(tǒng)，并通過16引腳連接口進行連接。系統(tǒng)內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器存儲了大約160個字符圖形，且每個字符圖形，都設(shè)有固定保護系統(tǒng)，保證數(shù)據(jù)的安全不會丟失。當(dāng)系統(tǒng)和電源相連接時，數(shù)據(jù)也就能夠保持足夠的安全。系統(tǒng)的現(xiàn)實電路，由兩個5461BS型號的四位一體共陽數(shù)碼管以及S9012 PNP三極管構(gòu)成。如圖8:圖8 數(shù)碼管顯示電路2.7 蜂鳴器電路通過蜂鳴器來實現(xiàn)鬧鈴的震動功能。當(dāng)時間達到設(shè)定鬧鈴時間

31、時，單片機系統(tǒng)向蜂鳴器系統(tǒng)發(fā)出低電平信號，蜂鳴器在接受到信號后就會自動響鈴。蜂鳴器鬧鈴結(jié)構(gòu)較為簡單，單路信號就可以實現(xiàn)蜂鳴器的控制。蜂鳴器發(fā)出的鈴聲，可通過不同軟件來設(shè)定并設(shè)動響鈴時間。正常而言，蜂鳴器店里構(gòu)成包括PNP三極管S9012、1k限流電阻等部分構(gòu)成。STC89C52單片機主要有T0、T1兩個計數(shù)器以及2個16位定時器構(gòu)成，其啟動方式、定時時間以及啟動形式，都可以在這相關(guān)程序來實現(xiàn)相關(guān)的設(shè)定。當(dāng)通過定時器或者計數(shù)器等作為定時設(shè)置器時，通過計數(shù)器進行內(nèi)部周期計數(shù)，計數(shù)脈沖輸入信號則由時鐘內(nèi)部系統(tǒng)進行設(shè)定，每經(jīng)過一個周期，計數(shù)器則相應(yīng)提升1個單位，直到達到最大限度。電路系統(tǒng)定時器同定時系

32、統(tǒng)振蕩頻率有一定的關(guān)聯(lián)性，且單片機的機器周期，主要有12個振蕩脈沖構(gòu)成，所以計數(shù)器的計數(shù)頻率大約是振蕩器工作頻率的1/12。始終系統(tǒng)時間是由計數(shù)初值同計數(shù)器長度來確認(rèn)的，當(dāng)定時時間到了后且P3.7輸出一定脈沖后，蜂鳴器就會自動報警。如圖9：圖9 蜂鳴器電路3軟件設(shè)計3.1 主程序流程框圖在微觀系統(tǒng)設(shè)計過程中，除系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計工作外，最主要的工作是根據(jù)使用人員需求進行程序設(shè)計。所以，軟件設(shè)計在微觀系統(tǒng)設(shè)計中，有著舉足輕重的作用。因此對系統(tǒng)設(shè)計來說，軟件作用更重要。單片機系統(tǒng)主要有過程控制以及數(shù)據(jù)處理兩部分構(gòu)成。數(shù)據(jù)處理工作主要有數(shù)據(jù)采集、DCD的轉(zhuǎn)換等部分構(gòu)成。過程程序主要根據(jù)單片機的原理進

33、行計算，跟著進行輸出操作，從而便于生產(chǎn)。在單片機系統(tǒng)設(shè)計過程中，應(yīng)當(dāng)重視這幾方面的問題：根據(jù)系統(tǒng)功能需求，將系統(tǒng)劃分為多個不同部分，并設(shè)計合理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，從而保證系統(tǒng)研發(fā)過程中的清晰、合理、科學(xué)、有序；形成科學(xué)的編程習(xí)慣，并重視程序設(shè)計、子模塊設(shè)計等工作，這對系統(tǒng)調(diào)試、修改、優(yōu)化和調(diào)整有著極大的意義和作用。創(chuàng)建科學(xué)完善的數(shù)學(xué)模型，提升仿真性能，并選擇符合系統(tǒng)所需的參數(shù)；繪制完善的系統(tǒng)程序圖；在系統(tǒng)設(shè)計程序圖中加入注釋，便于使用人員的理解；優(yōu)化系統(tǒng)的抗干設(shè)計，提升系統(tǒng)的安全性。 系統(tǒng)設(shè)計是通過模塊結(jié)構(gòu)優(yōu)化實現(xiàn)的。系統(tǒng)設(shè)計主要包括延時子程序、按鍵掃描子程序、主程序、定時器等構(gòu)成。系統(tǒng)流程圖如圖10

34、：YYN開始初始化部分中斷初始化開啟定時器0調(diào)按鍵處理子程序按鍵掃描是否有鍵按下？調(diào)顯示子程序圖10 主程序流程框圖3.2 中斷服務(wù)程序流程框圖圖11像我們展示的是中斷服務(wù)程序流程圖YY是否滿24h?顯示緩沖單元清0返回NY是否滿60m?小時加1分值加1N計數(shù)器重新加載循環(huán)次數(shù)加1是否滿1s?是否滿60s?秒值加1N開始圖11 中斷服務(wù)程序流程圖3.3 顯示子程序流程圖圖12向我們展示的是子程序流程圖開始開始讀數(shù)據(jù)，分離高位和低位置段碼偏移量和位選碼查表并送出顯示延時1ms，并指向下一個偏移量8個數(shù)碼管顯示完？YESNO圖12 顯示子程序流程圖3.4 按鍵掃描子程序流程圖圖13向我們展示的是按

35、鍵掃描子程序流程圖開始延遲10ms開始延遲10ms閉合狀態(tài)？結(jié)束調(diào)按鍵處理子程序序有按鍵按下？NONOYESYES圖13 鍵掃子程序流程圖3.5 按鍵處理子程序流程圖圖14向我們展示的是按鍵處理程序流程圖開始開始開關(guān)1按下？模式值加1開關(guān)4按下？開關(guān)3按下？開關(guān)2按下？模式3模式2指示燈開關(guān)鬧鈴開關(guān)模式4模式1小時加1分鐘加1秒鐘加1鬧鈴時加1鬧鈴分加1小時減1分鐘減1秒鐘減1模式3模式2模式4模式1鬧鈴時減1鬧鈴分減1模式5模式5結(jié)束圖14 按鍵處理程序流程圖4.系統(tǒng)功能（1）在四個電位鍵的作用下，完成數(shù)字時鐘的調(diào)試。使用人員在按第一下總控鍵的時候，就可以對時鐘進行時調(diào)整，時位出現(xiàn)閃爍，可通過加一鍵或者減一鍵盤的方式，實現(xiàn)時鐘的調(diào)整，同