單片機控制實(shí)時(shí)時(shí)鐘X1226的設計

引言

x1226具有時(shí)鐘和日歷的功能，時(shí)鐘依賴(lài)時(shí)、分、秒寄存器來(lái)跟蹤，日歷依賴(lài)日期、星期、月和年寄存器來(lái)跟蹤，日歷可正確顯示至2099年，并具有自動(dòng)閏年修正功能。擁有強大的雙報警功能，能夠被設置到任何時(shí)鐘/日歷值上，精確度可到1秒?？捎密浖O置1hz、4096hz或32768hz中任意一個(gè)頻率輸出。

x1226提供一個(gè)備份電源輸入腳vback，允許器件用電池或大容量電容進(jìn)行備份供電。采用電容供電時(shí)，用一個(gè)硅或肖特基二極管連接到vcc和充電電容的兩端，充電電容連接到vback管腳，注意不能使用二極管對電池充電(特別是鋰離子電池)。切換到電池供電的條件是vcc=vback-0.1v，正常操作期間，供電電壓vcc必須高于電池電壓，否則電池電量將逐步耗盡。振蕩器采用外接32.768kh的晶體，產(chǎn)生的振蕩誤差可通過(guò)軟件對數字微調寄存器、模擬微調寄存器的數值進(jìn)行調節加以修正，避免了外接電阻和電容的離散性對精度的影響。4kb的eeprom可用于存儲戶(hù)數據。

電路組成及工作原理

x1226可與各種類(lèi)型的的微控制器或微處理器接口，接口方式為串行的i2c接口。其中數據總線(xiàn)sda是一個(gè)雙向引腳，用于輸入或輸出數據。其漏極開(kāi)路輸出在使用過(guò)程中需要添加4.7～10kω的上拉電阻。本文介紹89c51單片機與x1226的接口方法，由于89c51單片機沒(méi)有標準的i2c接口，只能用軟件進(jìn)行模擬。

為了更直觀(guān)地看到時(shí)間的變化，采用8位led數碼管顯示年、月、日或時(shí)、分、秒，用ps7219a驅動(dòng)led數碼管，數碼管選擇0.5英寸共陰極紅色或綠色led數碼管。由于ps7219a器件內含imp810單片機監控器件，復位輸出高電平有效，因此在使用51系統時(shí)，無(wú)須添加監控器件，使用ps7219a的復位輸出給51單片機復位即可，監控電壓為4.63v。硬件設計原理圖如圖1所示。

在硬件通電調試過(guò)程中，不能用手去觸摸x1226的晶體振蕩器，否則可能會(huì )導致振蕩器停振，恢復振蕩器起振的方法是關(guān)閉電源(包括備份電源)后重新上電。另外需要說(shuō)明的是，測量振蕩器時(shí)，不要用示波器的探頭去測量x2的振蕩輸出，應該用探頭測量phz/irq的振蕩輸出，以確定是否起振和振蕩頻率是否準確，測量時(shí)建議在該腳加一個(gè)5.1kω的上拉電阻。

軟件設計

x1226內含實(shí)時(shí)時(shí)鐘寄存器(rtc)、狀態(tài)寄存器(sr)、控制寄存器(control)、報警寄存器(alarm0、alarm1)和客戶(hù)存儲數據的存儲器。由于實(shí)時(shí)時(shí)鐘寄存器和狀態(tài)寄存器需要進(jìn)行頻繁的寫(xiě)操作，因此其存儲結構為易失性sram結構。其他寄存器均為eeprom結構，寫(xiě)操作次數通常在10萬(wàn)次以上。x1226初始化程序框圖如圖2所示，子程序ys4的作用是延時(shí)4μs。

啟動(dòng)條件子程序：setb sda
lcall ys4
setb scl
lcall ys4
clr sda
lcall ys4
clr scl
lcall ys4
ret
停止條件子程序：clr sda
lcall ys4
setb scl
lcall ys4
setb sda
ret

寫(xiě)操作

x1226初始化之后，單片機對x1226進(jìn)行開(kāi)始條件的設置，在寫(xiě)ccr或eeprom之前，主機必須先向狀態(tài)寄存器寫(xiě)02h，確認應答信號，確認后寫(xiě)入06h，再確認應答信號。確認后啟動(dòng)了寫(xiě)操作，首先發(fā)送高位地址，然后發(fā)送低位地址。x1226每收到一個(gè)地址字節后，均會(huì )產(chǎn)生一個(gè)應答信號。在兩個(gè)地址字節都收到之后，x1226等待8位數據。在收到8位數據之后，x1226再產(chǎn)生一個(gè)應答，然后單片機產(chǎn)生一個(gè)停止條件來(lái)終止傳送。

---x1226具有連續寫(xiě)入的功能，每收到1字節后，響應一個(gè)應答，其內部將地址加一。當計數器達到該頁(yè)的末尾時(shí)，就自動(dòng)返回到該頁(yè)的首地址。這意味著(zhù)單片機可從某一頁(yè)的任何位置開(kāi)始向存儲器陣列連續寫(xiě)入64字節，或向ccr連續寫(xiě)入8字節的數據。

寫(xiě)入x1226數據子程序:mov r5,#8
send1: mov a,datase
rlc a
mov datase,a
mov sda,c
setb scl
lcall ys4
clr scl
lcall ys4
djnz r5,send1
ret

讀操作

在上電時(shí)，16位地址的默認值為0000h。x1226初始化操作之后，單片機對x1226進(jìn)行開(kāi)始條件的設置，在寫(xiě)ccr或eeprom之前，主機必須先向狀態(tài)寄存器寫(xiě)02h，確認應答信號，確認后寫(xiě)入06h，再確認應答信號。確認后啟動(dòng)了寫(xiě)操作，首先發(fā)送高位地址，然后發(fā)送低位地址。x1226每收到一個(gè)地址字節后，均會(huì )產(chǎn)生一個(gè)應答信號。單片機發(fā)送另一個(gè)開(kāi)始條件，將r/w位設置為1，接著(zhù)接受8位數據。單片機終止讀操作時(shí)，無(wú)需等待x1226的應答信號，單片機即可設置停止條件。

讀出x1226數據子程序: movr5,#8
movdatare,#0
setbsda
clr c
read1: setb scl
lcall ys4
mov c,sda
clr scl
mov a,datare
rlc a
mov datare,a
lcall ys4
djnz r5,read1
ret

振蕩器頻率在線(xiàn)補償調節

x1226集成了振蕩器補償電路，用戶(hù)可通過(guò)軟件在線(xiàn)對振蕩器頻率進(jìn)行微調，這種微調通常針對兩種情況。一種情況是在25℃常溫下，對振蕩器因器件初始精度帶來(lái)的頻率偏差進(jìn)行補償；第二種情況是對因溫度引起的頻率漂移進(jìn)行補償。x1226內部設有數字微調寄存器(dtr)和模擬微調寄存器(atr)，兩個(gè)寄存器均為非易失性寄存器。數字微調寄存器具有3位數字微調位，調節范圍為-30～+30×10-6。模擬微調寄存器具有6個(gè)模擬微調位，調節范圍為-37～+116×10-6。

對于因外界環(huán)境溫度變化引起的溫漂補償，要依據晶體的溫度系數，在存儲器中建立補償參數表，不同廠(chǎng)家晶體的溫度系數是不一樣的，應根據產(chǎn)品數據手冊進(jìn)行選擇。

為了能夠對溫漂進(jìn)行補償，要求系統中設置一個(gè)溫度傳感器，并盡量讓它靠近x1226，這樣可以真實(shí)地反映振蕩器的溫度，原理圖如圖3所示。單片機首先通過(guò)系統溫度傳感器獲取環(huán)境溫度，并在補償參數表中獲取對應的補償值，然后將補償數據填寫(xiě)到相應的微調寄存器中，就能實(shí)現溫漂補償的目的。
---由于x1226具有精密的振蕩器補償功能，因此非常適合于環(huán)境溫度變化較大的應用場(chǎng)合，同時(shí)也降低了對晶體性能參數的要求。