单片机控制实时时钟X1226的应用设计[单片机]

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单片机控制实时时钟X1226的应用设计

发布时间:2006年7月23日点击次数:1070

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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,日历可正确通过2099年,具有自动闰年修正。

       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ls。可用软件设置1 Hz,4096 Hz或32768Hz中任意一个频率输出。

       该器件提供一个备份电源输入脚VBACK1允许器件用电池或大容量电容备份供电。许多电池类型能够用做Xicor公司实时时钟器件X1226的备份电池,3.OV或3.6V的锂离子电池较为适合,使用期限为10年。另外一种用法可选择一个大容量的电容,备份时间可持续几天至两个星期,时间的长短依赖于电容容量的大小。用一个简单的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引脚,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—O.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。

       振荡器所需晶体,采用外接32.768kHz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。

       器件可提供4Kb的EEPROM,8块加锁控制。可用作大量用户数据存储的存储器,具有安全、保密性。这个存储器的数据在主电源和备用电源全都失效时不受影响。

       1 电路组成及工作原理

       实时时钟器件X1226可与各种类型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。它是一个漏极开路输出,在使用过程中需要添加上拉电阻,阻值大约在4.7Ω～10kΩ之间。本文介绍89C5l单片机与X1226的接口方法,由于89C51单片机没有标准的I2C接口,只有用软件进行模拟。

       为了更直观地看到时间变换,采用八位LED数码管显示年、月、日或时、分、秒的变换,LED数码管的驱动采用本公司自有产品PS7219A,数码管选择1.27cm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,无需添加监控器件,使用PS7219A的复位输出给51单片机复位即可,监控电压4.63V。硬件设计原理图如图1所示。

       在硬件通电调试过程中,请不要用手去触摸实时时钟X1226的晶体,这样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)重新上电另外需要说明的是,测量振荡器时,请不要用示波器的探头去测量X2的振荡输出,正确的方法是用探头去测量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.lk Ω的上拉电阻。注意：在印刷电路设计时,xl226的布线请参考X1226数据手册的厂家推荐方法。

       2 软件设计

       X1226由实时时钟寄存器(RTC)、状态寄存器(SR)、控制寄存器(CONTROL)、报警寄存器(Alarm0、Alarml)和客户数据存储器组成。由于实时时钟寄存器(RTC)和状态寄存器(SR)需要进行频繁的写操作,因此它的存储结构为易失性SRAM结构,该结构对写操作的次数没有限制。其它寄存器结构均为非易失性EEPROM结构,该结构对写操作有次数限制,通常在10万次以上。X1226初始化程序流程如图2所示。

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2.1 写操作

X1226初始化操作后,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。Xl226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。然后单片机通过产生一个停止条件来终止传送。

       Xl226具有连续写入功能,X1226在收到每个字节后,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,它自动的“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。


       2.2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。Xl226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l,接着就是接收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。


       2.2 X1 226独特的振荡器频率在线补偿调节功能

       Xicor公司在X1226芯片上集成了振荡器补偿电路,这使得用户通过软件,可在线对振荡器频率进行微调,这种对振荡器频率进行的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(DTR)具有三位数字微调位,调节范围一30ppm~+30ppm。模拟微调寄存器(ATR)具有六个模拟微调位,调节范围+116ppm~-37ppm。

为了能够对外界环境温度变化引起的温漂进行补偿, 要求系统中设计一个温度传感器,并尽量让它靠近实时时钟器件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。

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