东华理工大学长江学校毕业设计（论文） 系统方案选择和论证
1. 系统方案选择和论证
1.1 本设计的主要任务
这次设计的主要任务是使用单片机编程的方法很好的实现多功能电脑钟的各项功能。
（1） 能将用记时提供情报的作息时间表存入存储器，控制作息时间的要求定时找
铃；
（2） 具有定时功能； （3） 具有跑表功能；
（4） 设置功能选择开关和相应的操作按键，时钟用6位数码管分别显示时、分、
秒。作跑表时显示分、十秒、秒、十毫秒和毫秒。 其要求:
（1） 单片机采用89C51为主控制器; （2） 时钟可设置报时、校时； （3） 作定时可设置定时时间的启动； （4） 作跑表时可设置清零、启动和停止。
1.2 各模块方案选择和论证
1.2.1 计时方案的选择
方案一：直接采用单片机定时计数器提供秒信号，使用程序实现年、月、日、星期、时、分、秒计数。采用此种方案虽然减少芯片的使用，节约成本，但是，实现的时间误差较大,所以不采用此方案。
方案二：采用DS1302时钟芯片实现时钟，DS1302芯片是一种高性能的时钟芯片，可自动对秒、分、时、日、周、月、年进行计数，而且精度高,位的RAM做为数据暂存区，工作电压2.5V～5.5V范围内，2.5V时耗电小于300nA。
综观上述两种方案的论证与比较，我们采用单片机软件控制作为本设计的计时方案。
1.2.2 主控模块的选择
方案一: 用可编程逻辑器件设计。可采用ALTERA公司的FLEX10K系列PLD器件。设计起来结构清晰，各个模块，从硬件上设计起来相对简单，控制与显示的模块间的连接也会比较方便。但是考虑到本设计的特点，EDA在功能扩展上比较受局限，而且EDA占用的资源也相对多一些。从成本上来讲，用可编程逻辑器件来设计也没有什么优势。
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方案二:用凌阳16位单片机设计。凌阳16位单片机有丰富的中断源和时基，方便本实验的设计。它的准确度相当高，并且C语言和汇编兼容的编程环境也很方便来实现一些递归调用。I/O口功能也比较强大，方便使用。用凌阳16位单片机做控制器最有特色的就是它的可编程音频处理，可完成语音的录制播放和识别。这些都方便对设计进行扩展，使设计更加完善。成本也相对低一些。但是，在控制与显示的结合上有些复杂，显示模组资源相对有限，而且单片机的稳定性不是很高。
方案三:主控芯片使用51系列AT89C51单片机。AT89C51算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且由于其功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点，使其在各个领域应用广泛。
综观上述两种方案的论证与比较,我们采用AT89C51作为主控模块芯片。
1.2.3 显示模块的选择
方案一：使用液晶显示屏显示时间数字。 液晶显示屏（LCD）具有轻薄短小、低耗电量、无辐射危险，平面直角显示以及影象稳定不闪烁等优势，可视面积大，画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强等特点。但是在显示时，特别是使用秒表功能时扫描速度跟不上，屏幕会有明显的闪烁，另外由于液晶是以点阵的模式显示各种符号，需要利用控制芯片创建字符库，编程工作量大，控制器的资源占用较多，其成本也偏高。在使用时，不能有静电干扰，否则易烧坏液晶的显示芯片，不易维护。
方案二：相比液晶显示，8段数码管虽然操作比液晶显示略显繁琐，但可视范围十分宽，而且经济实惠，也不需要复杂的驱动程序。所以最后选择LED数码管显示方案。使用传统的LED数码管显示。 数码管具有：低能耗、低损耗、低压、寿命长、耐老化、防晒、防潮、防火、防高（低）温，对外界环境要求低，易于维护，同时其精度比较高，称重轻，精确可靠，操作简单。
方案三：
采用LED数码管动态扫描显示，价格低廉，不仅减少了对I/O口的浪费，而且能够同时驱动多个数码管。其驱动程序容易编写和理解。
经过三种方案的比较，排除了前二种方案之后，最后选择方案三：LED数码管动态扫描显示。
1.2.4 控制按键的选择
方案一:
选取阵列式按键,减少了I/O口的使用,且扫描M×N个按键只需占用M+N个I/O口即可实现，但给编程带来了一定的困难，虽然节省了很多的口线，降低了成本，但在此设计中所用的按键要尽量少，因此排除此方案。
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方案二:
独立式按键,每个按键实现一个功能,易于控制且编写程序简单,容易理解，虽然会占用一定的单片机I/O口资源,但是题目中要求使用的按键要尽量少。
通过以上两种方案比较，采用方案二。 1.2.5 系统各模块的最终方案
经过方案论证与比较，本设计主要由单片机电路来实现，选择AT89C51作为主控，采用独立式按键控制，LED数码管动态扫描显示。
1.3 总体方案介绍
按照系统设计功能的要求，初步确定系统由主控模块、时控模块、显示模块和键盘接口模块共4个模块组成，其中用AT89C52作为系统的主控模块，时钟电路用时钟芯片DS1302、显示模块用LED数码管。电路系统构成框图如图所示。
DS1302时钟模块 AT89C51 主控制器 键盘扫描电路 数码显示电路 智能电脑钟系统构成框图
按键模块 主 显示模块 闹铃模块
定时模块 电源模块 控模块 4
计时模块
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图1 总体设计框图
1.3.2 设计原理
整个流程过程主要有显示部分，定时部分，计时部分三大部分，电源用+5V，AT89C51主控制器。利用89C51片内定时器0定时发出中断，进行秒、分、时计时，并把计时时间送至显示器；利用定时器1，定时1毫秒发出中断，进行毫秒、秒、分计时。电脑钟测试I/O上相应位的输入信号，决定计时的启、停。
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