單片機控制實(shí)時(shí)時(shí)鐘X1226的應用設計

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，日歷可正確通過(guò)2099年，具有自動(dòng)閏年修正。

    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ls?？捎密浖O置1 Hz，4096 Hz或32768Hz中任意一個(gè)頻率輸出。

    該器件提供一個(gè)備份電源輸入腳VBACK1允許器件用電池或大容量電容備份供電。許多電池類(lèi)型能夠用做Xicor公司實(shí)時(shí)時(shí)鐘器件X1226的備份電池，3.OV或3.6V的鋰離子電池較為適合，使用期限為10年。另外一種用法可選擇一個(gè)大容量的電容，備份時(shí)間可持續幾天至兩個(gè)星期，時(shí)間的長(cháng)短依賴(lài)于電容容量的大小。用一個(gè)簡(jiǎn)單的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引腳，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—O.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。

    振蕩器所需晶體，采用外接32.768kHz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。
    器件可提供4Kb的EEPROM，8塊加鎖控制?？捎米鞔罅坑脩?hù)數據存儲的存儲器，具有安全、保密性。這個(gè)存儲器的數據在主電源和備用電源全都失效時(shí)不受影響。

1 電路組成及工作原理

    實(shí)時(shí)時(shí)鐘器件X1226可與各種類(lèi)型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。它是一個(gè)漏極開(kāi)路輸出，在使用過(guò)程中需要添加上拉電阻，阻值大約在4.7Ω～10kΩ之間。本文介紹89C5l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，只有用軟件進(jìn)行模擬。 

    為了更直觀(guān)地看到時(shí)間變換，采用八位LED數碼管顯示年、月、日或時(shí)、分、秒的變換，LED數碼管的驅動(dòng)采用本公司自有產(chǎn)品PS7219A，數碼管選擇1.27cm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)需添加監控器件，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，請不要用手去觸摸實(shí)時(shí)時(shí)鐘X1226的晶體，這樣可能會(huì )導致振蕩器停振?；謴驼袷幤髌鹫竦姆椒ㄊ顷P(guān)閉電源(包括備份電源)重新上電另外需要說(shuō)明的是，測量振蕩器時(shí)，請不要用示波器的探頭去測量X2的振蕩輸出，正確的方法是用探頭去測量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.lk Ω的上拉電阻。
    注意：在印刷電路設計時(shí)，xl226的布線(xiàn)請參考X1226數據手冊的廠(chǎng)家推薦方法。

2 軟件設計

    X1226由實(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、Alarml)和客戶(hù)數據存儲器組成。由于實(shí)時(shí)時(shí)鐘寄存器(RTC)和狀態(tài)寄存器(SR)需要進(jìn)行頻繁的寫(xiě)操作，因此它的存儲結構為易失性SRAM結構，該結構對寫(xiě)操作的次數沒(méi)有限制。其它寄存器結構均為非易失性EEPROM結構，該結構對寫(xiě)操作有次數限制，通常在10萬(wàn)次以上。X1226初始化程序流程如圖2所示。

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
    注：子程序YS4的作用是延時(shí)4μs。

2.1 寫(xiě)操作

    X1226初始化操作后，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。Xl226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。然后單片機通過(guò)產(chǎn)生一個(gè)停止條件來(lái)終止傳送。

    Xl226具有連續寫(xiě)入功能，X1226在收到每個(gè)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)，它自動(dòng)的“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。

    寫(xiě)入Xl226數據子程序：

       MOV        R5，#8

SENDI：MOV        A，DATASE
       RLC        A
       MOV        DATASE，A
       MOV        SDA，C
       SEB        SCL
       LCALL      YS4
       CLR        SCL
       LCALL      YS4
       DJNZ       R5，SENDl
       RET

2.2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。Xl226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l，接著(zhù)就是接收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：

       MOV       R5，#8
       MOV       DATARE，#0
       SETR      SDA
       CLR       C
READl：SETB      SCL
       LCALL     YS4

    MOV C,SDA
    CLR SCL
    MOV A，DATARE
    RLC A
    MOV DATARE，A
    LCALL YS4
    DJNZ R5，READl
    RET

2.2 X1 226獨特的振蕩器頻率在線(xiàn)補償調節功能

    Xicor公司在X1226芯片上集成了振蕩器補償電路，這使得用戶(hù)通過(guò)軟件，可在線(xiàn)對振蕩器頻率進(jìn)行微調，這種對振蕩器頻率進(jìn)行的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(DTR)具有三位數字微調位，調節范圍一30ppm~+30ppm。模擬微調寄存器(ATR)具有六個(gè)模擬微調位，調節范圍+116ppm~-37ppm。

    為了能夠對外界環(huán)境溫度變化引起的溫漂進(jìn)行補償， 要求系統中設計一個(gè)溫度傳感器，并盡量讓它靠近實(shí)時(shí)時(shí)鐘器件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。