51單片機(jī)控制實(shí)時(shí)時(shí)鐘X1226的應(yīng)用設(shè)計(jì)

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(duì)數(shù)字微調(diào)寄存器、模擬微調(diào)寄存器的數(shù)值進(jìn)行調(diào)節(jié)加以修正，避免了外接電阻和電容的離散性對(duì)精度的影響。
器件可提供4Kb的EEPROM，8塊加鎖控制?？捎米鞔罅坑脩魯?shù)據(jù)存儲(chǔ)的存儲(chǔ)器，具有安全、保密性。這個(gè)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)總線SDA是一個(gè)雙向引腳，用于輸入或輸出數(shù)據(jù)。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(jī)與X1226的接口方法，由于89C51單片機(jī)沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的I2C接口，只有用軟件進(jìn)行模擬。
為了更直觀地看到時(shí)間變換，采用八位LED數(shù)碼管顯示年、月、日或時(shí)、分、秒的變換，LED數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)采用本公司自有產(chǎn)品PS7219A，數(shù)碼管選擇1.27cm共陰極紅色或綠色LED數(shù)碼管。由于PS7219A器件內(nèi)含IMP810單片機(jī)監(jiān)控器件，復(fù)位輸出高電平有效，因此在使用51系統(tǒng)時(shí)，無(wú)需添加監(jiān)控器件，使用PS7219A的復(fù)位輸出給51單片機(jī)復(fù)位即可，監(jiān)控電壓4.63V。硬件設(shè)計(jì)原理圖如圖1所示。

在硬件通電調(diào)試過(guò)程中，請(qǐng)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(dǎo)致振蕩器停振?；謴?fù)振蕩器起振的方法是關(guān)閉電源(包括備份電源)重新上電另外需要說(shuō)明的是，測(cè)量振蕩器時(shí)，請(qǐng)不要用示波器的探頭去測(cè)量X2的振蕩輸出，正確的方法是用探頭去測(cè)量PHz／IRQ的振蕩輸出，以確定是否起振和振蕩頻率是否準(zhǔn)確。測(cè)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(shè)計(jì)時(shí)，xl226的布線請(qǐng)參考X1226數(shù)據(jù)手冊(cè)的廠家推薦方法。

2 軟件設(shè)計(jì)
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(bào)警寄存器(Alarm0、Alarml)和客戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(chǔ)結(jié)構(gòu)為易失性SRAM結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)對(duì)寫(xiě)操作的次數(shù)沒(méi)有限制。其它寄存器結(jié)構(gòu)均為非易失性EEPROM結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)對(duì)寫(xiě)操作有次數(shù)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(jī)對(duì)X1226進(jìn)行開(kāi)始條件的設(shè)置，在寫(xiě)CCR或EEPROM之前，主機(jī)必須先向狀態(tài)寄存器寫(xiě)02H，確認(rèn)應(yīng)答信號(hào)，確認(rèn)后寫(xiě)入06H，再確認(rèn)應(yīng)答信號(hào)。確認(rèn)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(jié)后，均會(huì)產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)答信號(hào)。在兩個(gè)地址字節(jié)都收到之后，X1226等待8位數(shù)據(jù)。在收到8位數(shù)據(jù)之后，X1226再產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)答。然后單片機(jī)通過(guò)產(chǎn)生一個(gè)停止條件來(lái)終止傳送。
Xl226具有連續(xù)寫(xiě)入功能，X1226在收到每個(gè)字節(jié)后，響應(yīng)一個(gè)應(yīng)答，其內(nèi)部將地址加一。當(dāng)計(jì)數(shù)器達(dá)到該頁(yè)的末尾時(shí)，它自動(dòng)的“返回”到該頁(yè)的首地址。這意味著單片機(jī)可從某一頁(yè)的任何位置開(kāi)始向存儲(chǔ)器陣列連續(xù)寫(xiě)入64字節(jié)或向CCR連續(xù)寫(xiě)入8字節(jié)。
寫(xiě)入Xl226數(shù)據(jù)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(rèn)值為0000H。X1226初始化操作之后，單片機(jī)對(duì)X1226進(jìn)行開(kāi)始條件的設(shè)置，在寫(xiě)CCR或EEPROM之前，主機(jī)必須先向狀態(tài)寄存器寫(xiě)02H，確認(rèn)應(yīng)答信號(hào)，確認(rèn)后寫(xiě)入06H，再確認(rèn)應(yīng)答信號(hào)。確認(rèn)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(jié)后，均會(huì)產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)答信號(hào)。單片機(jī)發(fā)送另一個(gè)開(kāi)始條件，將R／W位設(shè)置為l，接著就是接收8位數(shù)據(jù)。單片機(jī)終止讀操作時(shí)，無(wú)需等待X1226的應(yīng)答信號(hào)，單片機(jī)即可設(shè)置停止條件。
讀出X1226數(shù)據(jù)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(dú)特的振蕩器頻率在線補(bǔ)償調(diào)節(jié)功能
Xicor公司在X1226芯片上集成了振蕩器補(bǔ)償電路，這使得用戶通過(guò)軟件，可在線對(duì)振蕩器頻率進(jìn)行微調(diào)，這種對(duì)振蕩器頻率進(jìn)行的微調(diào)通常針對(duì)兩種情況。一種情況是在25℃常溫下，對(duì)振蕩器因器件初始精度帶來(lái)的頻率偏差進(jìn)行補(bǔ)償；第二種情況是對(duì)因溫度引起的頻率漂移進(jìn)行補(bǔ)償。X1226內(nèi)部設(shè)有數(shù)字微調(diào)寄存器(DTR)和模擬微調(diào)寄存器(ATR)，兩個(gè)寄存器均為非易失性寄存器。數(shù)字微調(diào)寄存器(DTR)具有三位數(shù)字微調(diào)位，調(diào)節(jié)范圍一30ppm~+30ppm。模擬微調(diào)寄存器(ATR)具有六個(gè)模擬微調(diào)位，調(diào)節(jié)范圍+116ppm~-37ppm。

為了能夠?qū)ν饨绛h(huán)境溫度變化引起的溫漂進(jìn)行補(bǔ)償， 要求系統(tǒng)中設(shè)計(jì)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(jī)首先通過(guò)系統(tǒng)溫度傳感器獲取環(huán)境溫度， 并在補(bǔ)償參數(shù)表中獲取對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償值， 然后將補(bǔ)償數(shù)據(jù)填寫(xiě)到相應(yīng)的微調(diào)寄存器中，就能實(shí)現(xiàn)溫漂補(bǔ)償?shù)哪康摹?/P>