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
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。
图1
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。
图2
● 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:
● 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:
● 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。
图3
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
下面还为广大读者介绍一个程序:
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;; at89c2051时钟程序 ;;
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; 定时器t0、t1溢出周期为50ms,t0为秒计数用, t1为调整时闪烁用,
; p3.7为调整按钮,p1口 为字符输出口,采用共阳显示管。
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;; 中断入口程序 ;;
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org 0000h ;程序执行开始地址
ljmp start ;跳到标号start执行
org 0003h ;外中断0中断程序入口
reti ;外中断0中断返回
org 000bh ;定时器t0中断程序入口
ljmp intt0 ;跳至intto执行
org 0013h ;外中断1中断程序入口
reti ;外中断1中断返回
org 001bh ;定时器t1中断程序入口
ljmp intt1 ;跳至intt1执行
org 0023h ;串行中断程序入口地址
reti ;串行中断程序返回
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;; 主 程 序 ;;
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start: mov r0,#70h ;清70h-7ah共11个内存单元
mov r7,#0bh ;
cleardisp: mov @r0,#00h ;
inc r0 ;
djnz r7,cleardisp ;
mov 20h,#00h ;清20h(标志用)
mov 7ah,#0ah ;放入“熄灭符”数据
mov tmod,#11h ;设t0、t1为16位定时器
mov tl0,#0b0h ;50ms定时初值(t0计时用)
mov th0,#3ch ;50ms定时初值
mov tl1,#0b0h ;50ms定时初值(t1闪烁定时用)
mov th1,#3ch ;50ms定时初值
setb ea ;总中断开放
setb et0 ;允许t0中断
setb tr0 ;开启t0定时器
mov r4,#14h ;1秒定时用初值(50ms×20)
start1: lcall display ;调用显示子程序
jnb p3.7,setmm1 ;p3.7口为0时转时间调整程序
sjmp start1 ;p3.7口为1时跳回start1
setmm1: ljmp setmm ;转到时间调整程序setmm
;
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;; 1秒计时程序 ;;
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;t0中断服务程序
intt0: push acc ;累加器入栈保护
push psw ;状态字入栈保护
clr et0 ;关t0中断允许
clr tr0 ;关闭定时器t0
mov a,#0b7h ;中断响应时间同步修正
add a,tl0 ;低8位初值修正
mov tl0,a ;重装初值(低8位修正值)
mov a,#3ch ;高8位初值修正
addc a,th0 ;
mov th0,a ;重装初值(高8位修正值)
setb tr0 ;开启定时器t0
djnz r4, outt0 ;20次中断未到中断退出
addss: mov r4,#14h ;20次中断到(1秒)重赋初值
mov r0,#71h ;指向秒计时单元(71h-72h)
acall add1 ;调用加1程序(加1秒操作)
mov a,r3 ;秒数据放入a(r3为2位十进制数组合)
clr c ;清进位标志
cjne a,#60h,addmm ;
addmm: jc outt0 ;小于60秒时中断退出
acall clr0 ;大于或等于60秒时对秒计时单元清0
mov r0,#77h ;指向分计时单元(76h-77h)
acall add1 ;分计时单元加1分钟
mov a,r3 ;分数据放入a
clr c ;清进位标志
cjne a,#60h,addhh ;
addhh: jc outt0 ;小于60分时中断退出
acall clr0 ;大于或等于60分时分计时单元清0
mov r0,#79h ;指向小时计时单元(78h-79h)
acall add1 ;小时计时单元加1小时
mov a,r3 ;时数据放入a
clr c ;清进位标志
cjne a,#24h,hour ;
hour: jc outt0 ;小于24小时中断退出
acall clr0 ;大于或等于24小时小时计时单元清0
outt0: mov 72h,76h ;中断退出时将分、时计时单元数据移
mov 73h,77h ;入对应显示单元
mov 74h,78h ;
mov 75h,79h ;
pop psw ;恢复状态字(出栈)
pop acc ;恢复累加器
setb et0 ;开放t0中断
reti ;中断返回
;
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;; 闪动调时 程 序 ;;
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;t1中断服务程序,用作时间调整时调整单元闪烁指示
intt1: push acc ;中断现场保护
push psw ;
mov tl1, #0b0h ;装定时器t1定时初值
mov th1, #3ch ;
djnz r2,intt1out ;0.3秒未到退出中断(50ms中断6次)
mov r2,#06h ;重装0.3秒定时用初值
cpl 02h ;0.3秒定时到对闪烁标志取反
jb 02h,flash1 ;02h位为1时显示单元“熄灭”
mov 72h,76h ;02h位为0时正常显示
mov 73h,77h ;
mov 74h,78h ;
mov 75h,79h ;
intt1out:
pop psw ;恢复现场
pop acc ;
reti ;中断退出
flash1: jb 01h,flash2 ;01h位为1时,转小时熄灭控制
mov 72h,7ah ;01h位为0时,“熄灭符”数据放入分
mov 73h,7ah ;显示单元(72h-73h),将不显示分数据
mov 74h,78h ;
mov 75h,79h ;
ajmp intt1out ;转中断退出
flash2: mov 72h,76h ;01h位为1时,“熄灭符”数据放入小时
mov 73h,77h ;显示单元(74h-75h),小时数据将不显示
mov 74h,7ah ;
mov 75h,7ah ;
ajmp intt1out ;转中断退出
;
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;; 加1子 程 序 ;;
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add1: mov a,@r0 ;取当前计时单元数据到a
dec r0 ;指向前一地址
swap a ;a中数据高四位与低四位交换
orl a,@r0 ;前一地址中数据放入a中低四位
add a,#01h ;a加1操作
da a ;十进制调整
mov r3,a ;移入r3寄存器
anl a,#0fh ;高四位变0
mov @r0,a ;放回前一地址单元
mov a,r3 ;取回r3中暂存数据
inc r0 ;指向当前地址单元
swap a ;a中数据高四位与低四位交换
anl a,#0fh ;高四位变0
mov @r0,a ;数据放入当削地址单元中
ret ;子程序返回
;
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;; 清零程序 ;;
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;对计时单元复零用
clr0: clr a ;清累加器
mov @r0,a ;清当前地址单元
dec r0 ;指向前一地址
mov @r0,a ;前一地址单元清0
ret ;子程序返回
;
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;; 时钟调整程序 ;;
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;当调时按键按下时进入此程序
setmm: clr et0 ;关定时器t0中断
clr tr0 ;关闭定时器t0
lcall dl1s ;调用1秒延时程序
jb p3.7,closedis ;键按下时间小于1秒,关闭显示(省电)
mov r2,#06h ;进入调时状态,赋闪烁定时初值
setb et1 ;允许t1中断
setb tr1 ;开启定时器t1
set2: jnb p3.7,set1 ;p3.7口为0(键未释放),等待
setb 00h ;键释放,分调整闪烁标志置1
set4: jb p3.7,set3 ;等待键按下
lcall dl05s ;有键按下,延时0.5秒
jnb p3.7,sethh ;按下时间大于0.5秒转调小时状态
mov r0,#77h ;按下时间小于0.5秒加1分钟操作
lcall add1 ;调用加1子程序
mov a,r3 ;取调整单元数据
clr c ;清进位标志
cjne a,#60h,hhh ;调整单元数据与60比较
hhh: jc set4 ;调整单元数据小于60转set4循环
lcall clr0 ;调整单元数据大于或等于60时清0
clr c ;清进位标志
ajmp set4 ;跳转到set4循环
closedis:setb et0 ;省电(led不显示)状态。开t0中断
setb tr0 ;开启t0定时器(开时钟)
close: jb p3.7,close ;无按键按下,等待。
lcall display ;有键按下,调显示子程序延时削抖
jb p3.7,close ;是干扰返回close等待
waith: jnb p3.7,waith ;等待键释放
ljmp start1 ;返回主程序(led数据显示亮)
sethh: clr 00h ;分闪烁标志清除(进入调小时状态)
sethh1: jnb p3.7,set5 ;等待键释放
setb 01h ;小时调整标志置1
set6: jb p3.7,set7 ;等待按键按下
lcall dl05s ;有键按下延时0.5秒
jnb p3.7,setout ;按下时间大于0.5秒退出时间调整
mov r0,#79h ;按下时间小于0.5秒加1小时操作
lcall add1 ;调加1子程序
mov a,r3 ;
clr c ;
cjne a,#24h,houu ;计时单元数据与24比较
houu: jc set6 ;小于24转set6循环
lcall clr0 ;大于或等于24时清0操作
ajmp set6 ;跳转到set6循环
setout: jnb p3.7,setout1 ;调时退出程序。等待键释放
lcall display ;延时削抖
jnb p3.7,setout ;是抖动,返回setout再等待
clr 01h ;清调小时标志
clr 00h ;清调分标志
clr 02h ;清闪烁标志
clr tr1 ;关闭定时器t1
clr et1 ;关定时器t1中断
setb tr0 ;开启定时器t0
setb et0 ;开定时器t0中断(计时开始)
ljmp start1 ;跳回主程序
set1: lcall display ;键释放等待时调用显示程序(调分)
ajmp set2 ;防止键按下时无时钟显示
set3: lcall display ;等待调分按键时时钟显示用
ajmp set4
set5: lcall display ;键释放等待时调用显示程序(调小时)
ajmp sethh1 ;防止键按下时无时钟显示
set7: lcall display ;等待调小时按键时时钟显示用
ajmp set6
setout1: lcall display ;退出时钟调整时键释放等待
ajmp setout ;防止键按下时无时钟显示
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;; 显示程序 ;;
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; 显示数据在70h-75h单元内,用六位led共阳数码管显示,p1口输出段码数据,p3口作
; 扫描控制,每个led数码管亮1ms时间再逐位循环。
display: mov r1,#70h ;指向显示数据首址
mov r5,#0feh ;扫描控制字初值
play: mov a,r5 ;扫描字放入a
mov p3,a ;从p3口输出
mov a,@r1 ;取显示数据到a
mov dptr,#tab ;取段码表地址
movc a,@a+dptr ;查显示数据对应段码
mov p1,a ;段码放入p1口
lcall dl1ms ;显示1ms
inc r1 ;指向下一地址
mov a,r5 ;扫描控制字放入a
jnb acc.5,endout ;acc.5=0时一次显示结束
rl a ;a中数据循环左移
mov r5,a ;放回r5内
ajmp play ;跳回play循环
endout: setb p3.5 ;一次显示结束,p3口复位
mov p1,#0ffh ;p1口复位
ret ;子程序返回
tab: db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h,0ffh
;共阳段码表 “0”“1”“2” “3”“4”“5”“6”“7” “8”“9”“不亮”
;
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;; 延时程序 ;;
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;
;1ms延时程序,led显示程序用
dl1ms: mov r6,#14h
dl1: mov r7,#19h
dl2: djnz r7,dl2
djnz r6,dl1
ret
;20ms延时程序,采用调用显示子程序以改善led的显示闪烁现象
ds20ms: acall display
acall display
acall display
ret
;延时程序,用作按键时间的长短判断
dl1s: lcall dl05s
lcall dl05s
ret
dl05s: mov r3,#20h ;8毫秒*32=0.196秒
dl05s1: lcall display
djnz r3,dl05s1
ret
;
end
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