本设计主要由液晶显示模块、温度采集模块、时间模块和调节设置模块组成。温度采集选用DS18B20芯片，数据显示采用1602液晶显示模块，第一行显示年、月、日、星期等。第二行显示温度与时间。对于闹钟，实际上是一个时间里的嵌套程序。时间和闹钟的值由按键调整设置。本设计采用51单片机作为核心，功耗小，能在低电压下进行工作。此多功能数字时钟具有多种优点，例如：显示直观、功耗小、电路简单、成本低廉等。
1. 系统总体方案设计
本系统采用AT89C51单片机作为主控芯片，系统突出的特点是功耗较低、成本低廉、经济实用。温度采集部分由DS18B20构成，DS18B20是一种新型的数字温度传感器，DS18B20具有体积小、精度高、抗干扰能力强等特点。液晶显示部分主要由LCD1602模块构成，一体化的LCD1602提供两行共三十二个字符的显示空间，液晶显示模块使得数据可以进行实时的更新。
多功能数字时钟系统采用模块化设计方法，主要由AT89C51总控制模块、键盘控制模块、液晶显示模块以及DS18B20温度模块等几个部分组成，每一个模块实现相应的功能。总控制模块实现的是控制以及数据的处理，温度模块负责采集温度的数据供单片机进行处理，键盘模块负责对系统进行设置和控制，闹钟模块则负责发出闹铃，时钟模块则负责进行计数，显示模块则负责显示相关的数据，例如：日期、星期、温度、时钟、闹钟等。模块化的设计有助于设计系统硬件以及添加其他的功能。系统硬件结构如图1所示：
图1 多功能数字时钟系统总体框图
2. 硬件电路设计
2.1 单片机主控制模块
单片机是一种高度集成电路芯片[1]，实际上是在一片半导体硅片上运用集成电路技术把中央处理器CPU、存储器(RAM、ROM)、并行I/O口和串行I/O口、中断系统、定时器/计数器等硬件电路。AT89S51片内含有4KB ISP的可反复擦写1000次Flash只读程序存储器（ROM）在，内部采用的是ATMEL公司用高明度，非易失性存储技术制造的元器件，它完全兼容标准版的MCS-51操作指令系统，在AT89C51芯片的内部集成了通用8位中央处理器和SP Flash存储单元，AT89S51的优秀性能使其能够广泛的应用于众多嵌入式控制应用系统设计中。
单片机最小系统如下图2所示 ，单片机最小系统主要是由晶振电路和复位电路以及单片机来组成的。晶振电路的作用是给单片机提供时钟。复位电路则是使单片机复位，从而使单片机开始工作。单片机的引脚外接的元器件或电源等。主要是下列这些情况:18引脚和19引脚接时钟电路，由于使用的是片内振荡器，故XTAL1引脚连接外部石英晶体和微调电容。XTAL2引脚接外部石英晶体和微调电容的另一端。第9引脚为复位输入端，接上电容，电阻及开关后，可以实现上电复位。20引脚为接地端，40引脚为电源端。31引脚接高电平，当31引脚接高电平时，在PC值不超出0FFFH时，单片机读取片内ROM中的程序，在PC值超出范围时，将自动读取片外程序存储器空间中的程序。单片机最小系统是做单片机应用开发时必不可少的部分，它是最基础的与单片机有关的电路图。
 
图2 单片机最小系统
单片机的选择方案有两种：
方案一：51单片机
AT89C51支持两种可选的节电工作模式。空闲方式体制CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。
选用51单片机系列，在性能、价格等方面经济实惠并且可以满足设计需要。51单片机内部结构如图3所示。
 
图3 单片机内部结构
方案二：AVR系列单片机
该系列单片机具有高速和高可靠性、功能强、低功耗等特点。它废除了机器周期，以时钟周期为指令周期，实行流水作业。AVR的I/O脚用来控制输入或输出的方向寄存器，在输出状态下，高电平输出的电流在10mA左右，低电平吸入电流20mA。逻辑运算速度快。可以在任两个寄存器之间进行，省去了在寄存器A中的来回传递。但是，通用寄存器只有R0~R31就显得不够用；而51系列的通用寄存器多达128个（为AVR的4倍），编程时寄存器资源不太充分。 AT89C51单片机多功能数字时钟的设计+源程序(2):http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_9745.html