一、研究目的及意义

随着科技的不断进步，钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能，诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、定时启闭路灯等。所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究电子万年历及扩大其应用，有非常现实的意义。数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。[1-2]

二、国内外研究现状

我国生产的电子万年历有很多，总体上来说是研究多功能电子万年历为主，使万年历除了具有原来的时间、日期等基本功能外，还具有闹钟，报警等功能，商家生产的电子万年历更从质量、价格、实用上考虑不断改变电子万年历的设计，使其更有市场。但目前市场上各式各样的LCD电子钟大多数用全硬件电路实现，电路结构复杂，功率损耗大等缺点。因此有必要对电子钟进行改进。电子钟的设计方法有多种，例如，基于微机系统的数字时钟设计，基于VHDL数字时钟的设计，还可用中小规模集成电路实现，也可以利用专用的电子钟芯片配以显示电路及其所需要的电路组成，及利用单片机来实现电子钟等等。这些方法都各有特点，其中，利用单片机实现的电子万年历具有编程灵活，功能便于扩展，精确度高等特点与传统的机械钟相比，它具有走时准确、显示直观等优点，因而得到广泛应用。在科技发达的今天，智能化必将是以后的发展趋势，所以开发活和学习单片机是社会发展的必然需求.[3-4]

三、系统构成及相关原理

根据相关文献，课题研究原理框图如下：

图1 系统模块组成

1.主控制器AT89S51

设计采用AT89S51 作为主控芯片，具有高性能、低功耗等优点，是理想的主控芯片。AT89S51 是一种带4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM-Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS 8 位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。[5-6]由于将多功能8 位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，AT89S51 是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。它包含128 B 的片内数据存储器，32 根双向和可单独寻址的I/O 线，可以寻址64 KB 的片外程序（数据）存储器，一个全双工的异步串行口，两个16 位定时/ 计数器，5 个中断源，两个中断优先级，有片内时钟振荡器.[7-10]

2.时钟芯片

现如今一般采用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,工作电压2.5V～5.5V范围内，2.5V时耗电小于300nA。DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的低功耗实时时钟芯片,DS1302功耗很低,保持数据和时钟信息时功率小于1uW,在没有电源供电的情况下,可以工作长达10年的时间。能够对每月的天数和闰年的天数进行自动调整,时钟可以采用24小时制,也可以采用12小时制。可涓流充电的串行实时时钟芯片DS1302，与单片机接口简单，编程方便，计时准确，还可对备用电源进行充电，停电时自动进行供电切换，由备用电源维持，从而加电后保证从当前时继续走时，有效保证了时间的实时性和计时的准确性，降低系统成本，提供了产品可靠性。