51单片机数字时钟的设计与实现+PCB电路图(3)
综上所述，要设计的电路基本上由以下五大部分组成。
（1）显示时、分、秒的数码管显示电路。
（2）驱动数码管显示的驱动电路。
（3）实现人工控制的按键模块。
（4）控制驱动电路和显示电路协调工作的中心控制电路。
（5）对整个系统进行供电的电源模块。
由以上的分析画出的系统整体框架如图3所示：
图3 系统框架图
3.2具体电路设计
由上一步的系统框架图，选择合理的器件、芯片来设计具体的电路。
（1）显示电路中用八位共阳极数码管作为主要的显示电路来实现时、分、秒的数字显示，当显示秒表时用dp位来显示小数点。时间的显示有两种显示方案。
方案一：静态显示，即当显示器显示某一字符时，相应的发光二极管恒定导通或截止。该方式每一位都需要一个8位输出口控制[8]。静态显示时较小电流能获得较高的亮度，且字符不闪烁。但因当所需显示的位数较多时，静态显示所需的I/O口数较大，造成资源的浪费。
方案二：动态显示，是将每个数码管的8个字段"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起，另外一端由单片机供给输入信号，单片机所提供的信号控制着数码管的每一个字段是亮还是灭。在扫描显示过的程中，只要控制数码管的每一个字段点亮时间小于2ms，扫描的速度足够快，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，给人的感觉显示的就是一组稳定的数据[9]。效果和静态显示是一样的。数码管的亮度与导通电流、点亮时间及间隔时间的比例有关。调整参数可以实现较高稳定度的显示。而这些参数可以通过设置单片机中的显示程序来控制。因此能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低，操作也更加的灵活。从节省单片机芯片I/O口和降低能耗角度出发，同时从操作简单方便着手，本次数字时钟数码管显示选择设计采用方案二。
（2）在驱动电路中，数码管的驱动电路有两种方案
方案一：上拉电阻驱动方式。数码管段码与接有上拉电阻的单片机芯片I/O口相连，通过编程，单片机芯片即控制段码电平的高低。该方式经费低，但实物制作较复杂[10]。
方案二：7407芯片驱动方式。数码管段码与7407芯片B口相连，7407芯片A口与单片机芯片I/O口，通过编程，单片机芯片即可控制段码电平的高低。该方式实物制作简单，增强驱动数码管段码能力[11]。从实物制作简易程度与驱动数码管段码能力角度出发，本数字电子钟数码管驱动选择设计采用方案二。
（3）在中心控制电路中，选用功能强，体积小，功耗低，价格便宜，工作可靠，使用方便的AT89S51单片机作为控制电路的中心。它有4个双向的I/O接口，可实现信号的输入与传出。且可以调整信号的传送频率。
（4）在按键模块中，设置三个按键来实现对中断的请求和时、分、秒的调整，以及秒表显示的选择。
（5）电源模块中，接+5V的电源。由于接地的地方比较多，地线面积要尽可能的大。
每一个模块都要尽可能的做到所用的芯片最少但是完成的功能最多，性能最稳定。并且，各个模块间的相对功能的影响要降到最低。因此，各模块间还要加入一些抗干扰的元件。如电容元件等。
按照设计思路，所设计的电路图如图4所示：
图4 电路原理图
4.系统的具体实现
4.1电路安装
按照电路原理图把元器件安装到电路板对应的位置，用导线把对应的元器件的引脚相连接，再用焊锡焊接好。元器件的排列应尽量整齐、美观。
注意事项：
（1）元器件的布局应尽量集中，并且各个元器件间引脚的连线应尽量短、不弯曲，跳线尽量少。
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