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单片机控制实时时钟X1226的设计

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作者:武汉力源信息技术服务有限公司 水清 时间:2007-01-26来源:《今日电子》

引言

x1226具有时钟和日历的功能,时钟依赖时、分、秒寄存器来跟踪,日历依赖日期、星期、月和年寄存器来跟踪,日历可正确显示至2099年,并具有自动闰年修正功能。拥有强大的双报警功能,能够被设置到任何时钟/日历值上,精确度可到1秒。可用软件设置1hz、4096hz或32768hz中任意一个频率输出。

x1226提供一个备份电源输入脚vback,允许器件用电池或大容量电容进行备份供电。采用电容供电时,用一个硅或肖特基二极管连接到vcc和充电电容的两端,充电电容连接到vback管脚,注意不能使用二极管对电池充电(特别是锂离子电池)。切换到电池供电的条件是vcc=vback-0.1v,正常操作期间,供电电压vcc必须高于电池电压,否则电池电量将逐步耗尽。振荡器采用外接32.768kh的晶体,产生的振荡误差可通过软件对数字微调寄存器、模拟微调寄存器的数值进行调节加以修正,避免了外接电阻和电容的离散性对精度的影响。4kb的eeprom可用于存储户数据。

电路组成及工作原理

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/20803.htm

x1226可与各种类型的的微控制器或微处理器接口,接口方式为串行的i2c接口。其中数据总线sda是一个双向引脚,用于输入或输出数据。其漏极开路输出在使用过程中需要添加4.7~10kω的上拉电阻。本文介绍89c51单片机与x1226的接口方法,由于89c51单片机没有标准的i2c接口,只能用软件进行模拟。

为了更直观地看到时间的变化,采用8位led数码管显示年、月、日或时、分、秒,用ps7219a驱动led数码管,数码管选择0.5英寸共阴极红色或绿色led数码管。由于ps7219a器件内含imp810单片机监控器件,复位输出高电平有效,因此在使用51系统时,无须添加监控器件,使用ps7219a的复位输出给51单片机复位即可,监控电压为4.63v。硬件设计原理图如图1所示。


在硬件通电调试过程中,不能用手去触摸x1226的晶体振荡器,否则可能会导致振荡器停振,恢复振荡器起振的方法是关闭电源(包括备份电源)后重新上电。另外需要说明的是,测量振荡器时,不要用示波器的探头去测量x2的振荡输出,应该用探头测量phz/irq的振荡输出,以确定是否起振和振荡频率是否准确,测量时建议在该脚加一个5.1kω的上拉电阻。

软件设计

x1226内含实时时钟寄存器(rtc)、状态寄存器(sr)、控制寄存器(control)、报警寄存器(alarm0、alarm1)和客户存储数据的存储器。由于实时时钟寄存器和状态寄存器需要进行频繁的写操作,因此其存储结构为易失性sram结构。其他寄存器均为eeprom结构,写操作次数通常在10万次以上。x1226初始化程序框图如图2所示,子程序ys4的作用是延时4μs。

启动条件子程序:setb sda
lcall ys4
setb scl
lcall ys4
clr sda
lcall ys4
clr scl
lcall ys4
ret
停止条件子程序:clr sda
lcall ys4
setb scl
lcall ys4
setb sda
ret

写操作

x1226初始化之后,单片机对x1226进行开始条件的设置,在写ccr或eeprom之前,主机必须先向状态寄存器写02h,确认应答信号,确认后写入06h,再确认应答信号。确认后启动了写操作,首先发送高位地址,然后发送低位地址。x1226每收到一个地址字节后,均会产生一个应答信号。在两个地址字节都收到之后,x1226等待8位数据。在收到8位数据之后,x1226再产生一个应答,然后单片机产生一个停止条件来终止传送。

---x1226具有连续写入的功能,每收到1字节后,响应一个应答,其内部将地址加一。当计数器达到该页的末尾时,就自动返回到该页的首地址。这意味着单片机可从某一页的任何位置开始向存储器阵列连续写入64字节,或向ccr连续写入8字节的数据。

写入x1226数据子程序: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

读操作

在上电时,16位地址的默认值为0000h。x1226初始化操作之后,单片机对x1226进行开始条件的设置,在写ccr或eeprom之前,主机必须先向状态寄存器写02h,确认应答信号,确认后写入06h,再确认应答信号。确认后启动了写操作,首先发送高位地址,然后发送低位地址。x1226每收到一个地址字节后,均会产生一个应答信号。单片机发送另一个开始条件,将r/w位设置为1,接着接受8位数据。单片机终止读操作时,无需等待x1226的应答信号,单片机即可设置停止条件。

读出x1226数据子程序: 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

振荡器频率在线补偿调节

x1226集成了振荡器补偿电路,用户可通过软件在线对振荡器频率进行微调,这种微调通常针对两种情况。一种情况是在25℃常温下,对振荡器因器件初始精度带来的频率偏差进行补偿;第二种情况是对因温度引起的频率漂移进行补偿。x1226内部设有数字微调寄存器(dtr)和模拟微调寄存器(atr),两个寄存器均为非易失性寄存器。数字微调寄存器具有3位数字微调位,调节范围为-30~+30×10-6。模拟微调寄存器具有6个模拟微调位,调节范围为-37~+116×10-6。

对于因外界环境温度变化引起的温漂补偿,要依据晶体的温度系数,在存储器中建立补偿参数表,不同厂家晶体的温度系数是不一样的,应根据产品数据手册进行选择。

为了能够对温漂进行补偿,要求系统中设置一个温度传感器,并尽量让它靠近x1226,这样可以真实地反映振荡器的温度,原理图如图3所示。单片机首先通过系统温度传感器获取环境温度,并在补偿参数表中获取对应的补偿值,然后将补偿数据填写到相应的微调寄存器中,就能实现温漂补偿的目的。
---由于x1226具有精密的振荡器补偿功能,因此非常适合于环境温度变化较大的应用场合,同时也降低了对晶体性能参数的要求。



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