STC89C51带整点报时与闹钟功能的数字钟设计

本设计是以 STC89C51 单片机为核心器件，应用 ISD1420，74HC573 等器件，实现命题要求。经过测试，该数字钟达到所有命题 所要求的技术指标。在此基础之上，本设计添加了语音模块，使设计更为人性化。

Ⅰ、设计任务与要求
 本任务为：数字钟。设计任务具体内容如下： 1.1  基本设计任务
 依据命题题意，本设计采用 89C51 进行 24 小时计时并显示。要求其显示时 间范围是 00：00：00~23：59：59，具备有时分秒校准功能。数字钟上面要带有 闹钟，闹钟与时钟之间能随时切换，闹钟具备时分秒设置功能。 1.2  控制设计任务
 由于本设计采用手动校准时钟与手动设置闹钟方案，所以要求用较少的按键 来达到切换闹钟与时钟、时钟时分秒校准、闹钟时分秒设置等功能。 1.3  软件设计任务
 数字钟的所有计时都要由软件控制实现。用软件对几个按键所得信号进行相 应改变，以控制时钟与闹钟的显示。通过软件对闹钟与时钟进行比较，当时钟所 显示时间与闹钟一样时，要启动报时模块。

Ⅱ、方案设计与论证
2.1  显示选择方案
1. 液晶显示方案：液晶显示范围广，能显示的东西多，显示效果明显，但是价
 格昂贵，程序比较复杂，需要占用较多的系统资源。
2. 数码静态显示：控制方式相当简单，价格比较便宜，但需占用较多 I/O 口，
 硬件连接复杂，显示效果一般。
3. 简单数码动态显示：控制方式相对简单，价格比较便宜，且占用 I/O 口较少，
 硬件连接简单，但显示效果一般。
4. 带译码器数码动态显示：控制方式相对简单，占用 I/O 口最少，硬件连接简
 单，但显示效果一般，需要较多外围芯片，价格比较昂贵。 经过反复比较，在四种方案中选取了第 3 种——简单数码动态显示方案，此方案成本低，功能已经足够满足数字钟的需要，而且硬件软件均比较简单。 2.2  控制选择方案

1. 直接加减：使用 7 按键，1 按键切换闹钟，6 按键对时分秒分别加减，控制方
 式相当简单，但需要较多按键与 I/O 口，功能一般，成本较高。 2. 矩阵键盘：使用 16 按键对时分秒直接设置，能最为灵活的对数字钟进行设置，
 功能强大，但控制方式相对困难，成本较高，需要较多按键与 I/O 口。 3. 换位加减：使用 4 按键，1 键切换闹钟，1 键换位，另两键加减，控制方式相
 对简单，占用 I/O 口少，成本低廉，但功能一般。
 经过反复比较，在 3 种方案中选取了第 3 种——换位加减，此方案成本低， 功能已经足够满足数字钟的需要，而且硬件软件均比较简单。 2.3  语音芯片方案
 在众多的语音芯片中，我们选取了 ISD1420 这款语音芯片，因为这款芯片价 格相对较低，电路连接简单，控制程序亦简单，能够录制 160 段共 20 秒的分段 语音，播放时可以随便组合使用，在功能上已经足够满足整点报时与闹钟的需求。
 
Ⅲ、总体设计
 经过对各个方案分析比较，最终确定总方案如图 3-1 所示。该系统所有模块 都由主单片机控制。其中，设计各个模块，包括单片机、显示模块、电机驱动、 光电探测由四节 AA 电池供电。电机驱动采用 L298 驱动芯片控制。用光电传感器 对边线的探测来控制距离。通过单片机的机器周期计算时间计数周期，以达到计 时目的。