時(shí)鐘芯片在電壓監(jiān)測(cè)儀校驗(yàn)裝置中的應(yīng)用

引言

　　電壓監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)儀是一種在線監(jiān)測(cè)電網(wǎng)電壓質(zhì)量、統(tǒng)計(jì)每分鐘瞬時(shí)電壓、每分鐘最大電壓、每分鐘最小電壓以及平均電壓、電壓合格率、電壓超上限率、電壓超下限率等功能的儀表。從以上功能可得出，電壓監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)儀除了測(cè)量電壓精度這一因素外，還有一重要因素就是時(shí)間的準(zhǔn)確性。利用PCF8583串行時(shí)鐘芯片成功的應(yīng)用在電壓監(jiān)測(cè)儀校驗(yàn)裝置中，既實(shí)現(xiàn)了電壓的可程控信號(hào)輸出，從而可測(cè)量電壓監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)儀的電壓精度指標(biāo)，又實(shí)現(xiàn)了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘，從而可對(duì)電壓監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)儀的時(shí)間進(jìn)行比對(duì)，實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)。

1  PCF8583的基本功能特點(diǎn)

　　PCF8583是飛利浦公司推出的I2C總線接口實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，它可獨(dú)立于CPU工作，不受CPU主晶振及共電容的影響，且計(jì)時(shí)準(zhǔn)確。具有4年日歷時(shí)鐘，12或24小時(shí)格式，時(shí)基可用32.768KHz或50Hz,帶可編程的鬧鐘,定時(shí)和中斷功能的日歷時(shí)鐘芯片。芯片具有體積小、硬件連線少、帶有256字節(jié)的靜態(tài)RAM等特點(diǎn)。對(duì)于PCF8583在電壓監(jiān)測(cè)儀校驗(yàn)裝置中的應(yīng)用，主要是用它的實(shí)時(shí)時(shí)鐘計(jì)數(shù)功能，以及標(biāo)準(zhǔn)脈沖輸出功能。

2  PCF8583的寄存器結(jié)構(gòu)

　　在時(shí)鐘方式下，PCF8583中的寄存器結(jié)構(gòu)地址分配為：00H～07H為時(shí)間寄存器地址編碼； 08H～0FH為定時(shí)器起鬧寄存器地址編碼，作起鬧時(shí)間或通用RAM之用；10H～FFH為通用靜態(tài)RAM。其中00H為控制狀態(tài)寄存器，01H為1/100秒寄存器，02H為秒寄存器，03H為分寄存器，04H為時(shí)寄存器，05H為年/日寄存器，06H為星期/月寄存器，07H為定時(shí)寄存器。有關(guān)控制寄存器、時(shí)寄存器、年/日寄存器、星期/月寄存器的內(nèi)部格式詳述如下：        

數(shù)據(jù)格式為：

⑴ 控制寄存器（00H）

D7位：計(jì)數(shù)、停止計(jì)數(shù)位。D7=0，啟動(dòng)對(duì)脈沖計(jì)數(shù)；D7=1，停止計(jì)數(shù)。

D6位：保持最新計(jì)數(shù)位。D6=0，計(jì)數(shù)；D6=1，保持和存儲(chǔ)最新計(jì)數(shù)值到捕捉寄存器中。

D5D4位：功能方式選擇位。D5D4=00，選擇32.768KHz時(shí)鐘方式。

D5D4=01，選擇50Hz時(shí)鐘方式。

D5D4=10，事件計(jì)數(shù)方式。

D5D4=11，測(cè)試方式。

D3位：標(biāo)志位。D3=0，讀05H、06HRAM單元時(shí)不屏蔽。

D3=1，對(duì)05H、06HRAM單元只讀出月、日計(jì)數(shù)值。

D2位：起鬧使能位。D2=0，不能起鬧；D2=0，允許起鬧寄存器使能。

D1位：起鬧標(biāo)志位。D1=0，占空比為50%的分標(biāo)志 。

D0位：定時(shí)器標(biāo)志位。D0=0，占空比為50%的秒標(biāo)志 。

⑵ 時(shí)寄存器（04H）

D7位：計(jì)時(shí)格式。D7=0，24小時(shí)制，AM、PM標(biāo)志不變。

D7=1，12小時(shí)制，AM、PM標(biāo)志更新。

D6位：上午（AM）、下午（PM）標(biāo)志。D6=0，AM；D6=1，PM。

D5D4位：鐘點(diǎn)十位（二進(jìn)制0～2）。

D3D2D1D0位：鐘點(diǎn)個(gè)位（BCD碼）。

⑶ 年/日寄存器（05H）

D7D6位：年份（二進(jìn)制0～3）。

D5D4位：日期十位（二進(jìn)制0～3）。

D3D2D1D0位：日期個(gè)位（BCD碼0～9）。

⑷ 星期/月寄存器（06H）

D7D6D5位：星期（二進(jìn)制0～6）。

D4位：月份十位（ 0～1）。

D3D2D1D0位：月份個(gè)位（BCD碼0～9）。{{分頁}}

3  硬件接口電路

　　PCF8583作為I2C總線接口芯片，采用二線通信傳輸方式。即主要通過時(shí)鐘線SCL和數(shù)據(jù)線SDA

　　進(jìn)行雙向傳輸。由于I2C總線是同步串行數(shù)據(jù)傳輸總線，其內(nèi)部為雙向傳輸電路，端口輸出為開漏結(jié)構(gòu)，故總線上必須有上拉電阻，通常可取5～10KΩ。PCF8583與AT89C52單片機(jī)的硬件接口電路如圖1所示。采用了內(nèi)帶恒溫槽、高穩(wěn)定度的DS32KHz標(biāo)準(zhǔn)晶體振器，代替了使用32.768KHz普通晶振的方案。雖然這二種方案都能產(chǎn)生PCF8583時(shí)鐘芯片所需要的頻率，但是利用DS32KHz產(chǎn)生的晶振頻率精度為