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一、設計目的：
通過單片機應用產品的設計與調試過程，鞏固課程所學理論知識，初步了解單片機應用系統設計與調試的方法。
二、設計要求：
設計一個以AT89S51單片機為核心的數字電子鐘控制器，實現電子鐘的時間、日期交替顯示、鬧鐘功能，并可通過按鈕開關或鍵盤切換顯示內容、調整參數、設置鬧鐘，在單片機實驗板上模擬調試實現控制器的功能。具體設計要求如下：
1．開機自檢，檢查相關接口及數碼管顯示器、指示燈、蜂鳴器等外設是否正常。
2．8位數碼管顯示器平常以一定的時間間隔、合適的格式顯示時間和日期信息，時間顯示時、分、秒；日期顯示年（2000~2099）、月、日；設置鬧鐘功能時顯示時、分、開/關狀態。
3．可通過按鍵設定時間、日期、鬧鐘等參數、手動切換顯示。按鍵可用獨立式按鍵或行列式鍵盤實現。設定參數過程有合適的方式指示當前可修改的內容。
4．對開關量輸入進行軟件消抖動處理，參數的設定有容錯處理，如：小時不能超過23，日期中每月最大天數、閏年等。
5．用Protel設計可實現上述功能的控制器的原理圖（最小應用系統）。
擴展功能（選做）：
1．可設置多次鬧鐘。
2．顯示星期功能。
3．參數設定過程中，較長時間無操作，則自動恢復為正常顯示方式。。
4．其它自選的擴展功能。
三、總體方案設計及說明
總體功能框圖：
硬件：
8個LED采用動態掃描以節約驅動成本；
走時采用內部T0計時中斷；
4x4矩陣鍵盤掃描采用線反轉法，以中斷掃描計數防止抖動；
……
軟件：
采用C語言實現。
四、系統資源分配說明（接口、存儲器分配）
1.接口：
89S51的P1口接8個LED小燈；
89S51的P3_2接蜂鳴器（低電平鳴響）；
外擴一片8255：
89S51單片機的P0口是低8位地址與數據復用的，現在我們用74HC373分離出地址，89S51高位地址的P2_0（A8）接8255的片選端（/CS）， 低位地址Q1Q0（A1A0）與8255的A1A0連接，數據位P0_7~P0_0分別接8255的D_7~D_0。 以此得到的8255端口的地址分別為：
PA：xxxxxxx0 xxxxxx00取0x0fefc； PB：xxxxxxx0 xxxxxx01取0x0fefd；
PC：xxxxxxx0 xxxxxx10取0x0fefd； CTL：xxxxxxx0 xxxxxx11取0x0feff；
8255的PA口控制LED數碼管的8個顯示段；PB口分別接8個LED數碼管的共陽極；
PC口分別接4x4矩陣鍵盤的行線和列線。
2.存儲分配：
struct{ //鬧鐘時、分、秒 ，共設6個鬧鐘（初始狀態默認：00-00-F1）
uchar hour;
uchar minute;
uchar isON;
}alarm［6］={{0，0，0}};
uchar hour=12，minute=0，second=0;//時、分、秒
uchar temp_second; //用于立即切換顯示時間/日期
uint year=2011;// 年
uchar month=12;// 月
uchar day=1; // 日
uchar week=6;// 星期
uchar Mdays［］={0，31，28，31，30，31，30，31，31，30，31，30，31};//各月天數
uchar alarm_isON=1; //鬧鐘總開關
uchar alarm_station=0; //鬧鐘狀態
uchar ano; //鬧鐘號（當前時間到的鬧鐘號）
uchar start_minute;//開始響鈴的時間（也就是所定鬧鐘的時間）
uint count_ms25=0; //軟件計數器（計數40個25毫秒達1s）
uchar show_model=0; // 顯示模式：［0］切換顯示時間/日期 ［1］切換顯示日期/時間
const uchar fixtime=0x00;//時間修正量
uchar key=0xff;//獲得的當前鍵值
uchar last_key=0xff; //最后一次掃描到的按鍵（非0xff）
uchar key_count=0;//掃描到同一按鍵的次數
uchar Edown=0; //鬧鐘開關鍵是否按下
uchar led_buf［8］={24，24，24，24，24，24，24，24}; //時間日期顯示緩沖區
uchar code led_table1［］={0x0c0，0x0f9，0x0a4，0x0b0， 0x99，0x92，0x82，0x0f8，0x80，0x90，
0x88，0x83，0x0C6，0x0a1，0x86，0x8e，0x40，0x79，0x24，0x30，0x19，0x12，0x02，0x78，0x00，0x10，
0x08，0x03，0x46，0x21，0x06，0x0e，0x7f，0x0bf，0xff};//數碼管段碼
uchar code KBTable［］ = {‘1’，‘2’，‘3’，‘F’，‘4’，‘5’，‘6’，‘E’，‘7’，‘8’，‘9’，‘C’，‘0’，‘A’，‘B’，‘D’};//鍵值（可有可無）
五、軟件流程圖及說明
1.流程圖：
2.主要程序段說明：
（1）顯示：
動態顯示：即各位數碼管輪流點亮，對于顯示器各位數碼管，每隔一段延時時間循環點亮一次。利用人的視覺暫留功能可以看到整個顯示，但須保證掃描速度足夠快，人的視覺暫留功能才可察覺不到字符閃爍。顯示器的亮度與導通電流、點亮時間及間隔時間的比例有關。調整參數可以實現較高穩定度的顯示。動態顯示節省了驅動和I/O口，降低了能耗。
void LED_show（uchar buf［］）
{
uchar i，num，pLED=0x80;
for（i=0;i《8;i++）
{
num=buf［i］;
PA=led_table1［num］; /*送字段碼*/
PB=pLED; /*送字位碼*/
pLED》》=1; /*右移一位*/
Delay（1）; /*延時*/
}
}
（2）鍵盤（本次設計對下面兩種掃描方式都進行了實現）：
a.行掃描法：依次從第一至最末行線上發出低電平信號， 如果該行線所連接的鍵沒有按下的話， 則列線所接的端口得到的是全“1”信號， 如果有鍵按下的話， 則得到非全“1”信號。
/*鍵盤掃描（行掃描法，延時消抖）********************************************************
uchar code KBTable［］ = {
0xEE，‘1’，0xDE，‘4’，0xBE，‘7’，0x7E，‘0’，
0xED，‘2’，0xDD，‘5’，0xBD，‘8’，0x7D，‘A’，
0xEB，‘3’，0xDB，‘6’，0xBB，‘9’，0x7B，‘B’，
0xE7，‘F’，0xD7，‘E’，0xB7，‘C’，0x77，‘D’，
0x00，0xff};
uchar Get_key（void）; // 獲取最終鍵值
{ uchar i;
uchar line， row， k_value;
static uchar lastkey=0xff;
CTL=0x88; //CH輸入，CL輸出 10001000
PC=PC & 0xf0; // PC0～PC3輸出0 ， 輸入PC4～ PC7（默認1無鍵按下）
if （（PC & 0xf0） == 0xf0）
{
lastkey=0xff;
return 0xff; //無鍵按下
}
row = PC;
Delay（4）; //延時，消除抖動
if （row ！= PC）
{
lastkey=0xff;
return 0xff; //判為抖動
}
line=0xFE;
for （i=0;i《4;i++）
{ PC = line; //輸出掃描信號
row=PC; //讀鍵盤口
if （（row & 0xf0） ！= 0xf0）
break;
line=（line《《1）+1;
}
if （i==4）
{ lastkey=0xff; return 0xff; }
k_value = （row & 0xf0） “ （line & 0x0f） ;
for （i=0; i《32; i+=2）
if （k_value == KBTable［i］）
break;
if（lastkey==KBTable［i+1］）
return 0xff;
lastkey=KBTable［i+1］;
return KBTable［i+1］;
}
b.線反轉法：線反轉法也是識別閉合鍵的一種常用方法， 該法比行掃描速度快， 但在硬件上要求行線與列線外接上拉電阻。先將行線作為輸出線， 列線作為輸入線， 行線輸出全“0”信號， 讀入列線的值， 那么在閉合鍵所在的列線上的值必為0；然后從列線輸出全“0”信號，再讀取行線的輸入值，閉合鍵所在的行線值必為 0。這樣，當一個鍵被按下時， 必定可讀到一對唯一的行列值。再由這一對行列值可以求出閉合鍵所在的位置。
//一次鍵盤掃描（線反轉法，中斷掃描計數去抖）*********************************************************
uchar code KBTable［］ = {‘1’，‘2’，‘3’，‘F’，‘4’，‘5’，‘6’，‘E’，‘7’，‘8’，‘9’，‘C’，‘0’，‘A’，‘B’，‘D’};
//key_index 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
uchar key_scan（void） //返回 ‘0’，‘1’，‘2’。..‘E’，‘F’，0xff
{ uchar key_index，temp=0;
CTL=0x88; //CH輸入，CL輸出 10001000
PC=PC & 0xf0; //將低四位置0
if（PC！=0xF0） //判斷按鍵是否按下 如果按鈕按下 會拉低CH其中的一個端口
{
temp=PC; //讀PC口
temp=temp&0xf0; //屏蔽低四位
temp=~
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