電路組成及工作原理
X1226可與各種類型的的微控制器或微處理器接口,接口方式為串行的I2C接口。其中數據總線SDA是一個雙向引腳,用於輸入或輸出數據。其漏極開路輸出在使用過程中需要添加4.7~10kΩ的上拉電阻。本文介紹89C51單片機與X1226的接口方法,由於89C51單片機沒有標準的I2C接口,只能用軟體進行模擬。
為了更直觀地看到時間的變化,採用8位LED數碼管顯示年、月、日或時、分、秒,用PS7219A驅動LED數碼管,數碼管選擇0.5英寸共陰極紅色或綠色LED數碼管。由於PS7219A器件內含IMP810單片機監控器件,復位輸出高電平有效,因此在使用51系統時,無須添加監控器件,使用PS7219A的復位輸出給51單片機復位即可,監控電壓為4.63V。硬體設計原理圖如圖1所示。
在硬體通電調試過程中,不能用手去觸摸X1226的晶體振蕩器,否則可能會導致振蕩器停振,恢復振蕩器起振的方法是關閉電源(包括備份電源)後重新上電。另外需要說明的是,測量振蕩器時,不要用示波器的探頭去測量X2的振蕩輸出,應該用探頭測量PHZ/IRQ的振蕩輸出,以確定是否起振和振蕩頻率是否準確,測量時建議在該腳加一個5.1kΩ的上拉電阻。
軟體設計
X1226內含實時時鐘寄存器(RTC)、狀態寄存器(SR)、控制寄存器(CONTROL)、報警寄存器(Alarm0、Alarm1)和客戶存儲數據的存儲器。由於實時時鐘寄存器和狀態寄存器需要進行頻繁的寫操作,因此其存儲結構為易失性SRAM結構。其他寄存器均為EEPROM結構,寫操作次數通常在10萬次以上。X1226初始化程序框圖如圖2所示,子程序YS4的作用是延時4μs。
啟動條件子程序
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
● 寫操作
X1226初始化之後,單片機對X1226進行開始條件的設置,在寫CCR或EEPROM之前,主機必須先向狀態寄存器寫02H,確認應答信號,確認後寫入06H,再確認應答信號。確認後啟動了寫操作,首先發送高位地
址,然後發送低位地址。X1226每收到一個地址字節後,均會產生一個應答信號。在兩個地址字節都收到之後,X1226等待8位數據。在收到8位數據之後,X1226再產生一個應答,然後單片機產生一個停止條件來終止傳送。
X1226具有連續寫入的功能,每收到1位元組後,響應一個應答,其內部將地址加一。當計數器達到該頁的末尾時,就自動返回到該頁的首地址。這意味著單片機可從某一頁的任何位置開始向存儲器陣列連續寫入64位元組,或向CCR連續寫入8位元組的數據。寫入X1226數據子程序:
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
● 讀操作
在上電時,16位地址的默認值為0000H。X1226初始化操作之後,單片機對X1226進行開始條件的設置,在寫CCR或EEPROM之前,主機必須先向狀態寄存器寫02H,確認應答信號,確認後寫入06H,再確認應答信號。確認後啟動了寫操作,首先發送高位地址,然後發送低位地址。X1226每收到一個地址字節後,均會產生一個應答信號。單片機發送另一個開始條件,將R/W位設置為1,接著接受8位數據。單片機終止讀操作時,無需等待X1226的應答信號,單片機即可設置停止條件。讀出X1226數據子程序:
MOV R5,#8
MOV DATARE,#0
SETB SDA
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
● 振蕩器頻率在線補償調節
X1226集成了振蕩器補償電路,用戶可通過軟體在線對振蕩器頻率進行微調,這種微調通常針對兩種情況。一種情況是在25℃常溫下,對振蕩器因器件初始精度帶來的頻率偏差進行補償;第二種情況是對因溫度引起的頻率漂移進行補償。X1226內部設有數字微調寄存器(DTR)和模擬微調寄存器(ATR),兩個寄存器均為非易失性寄存器。數字微調寄存器具有3位數字微調位,調節範圍為-30~+30×10-6。模擬微調寄存器具有6個模擬微調位,調節範圍為-37~+116×10-6。
對於因外界環境溫度變化引起的溫漂補償,要依據晶體的溫度係數,在存儲器中建立補償參數表,不同廠家晶體的溫度係數是不一樣的,應根據產品數據手冊進行選擇。
為了能夠對溫漂進行補償,要求系統中設置一個溫度傳感器,並儘量讓它靠近X1226,這樣可以真實地反映振蕩器的溫度,原理圖如圖3所示。單片機首先通過系統溫度傳感器獲取環境溫度,並在補償參數表中獲取對應的補償值,然後將補償數據填寫到相應的微調寄存器中,就能實現溫漂補償的目的。
圖3
由於X1226具有精密的振蕩器補償功能,因此非常適合於環境溫度變化較大的應用場合,同時也降低了對晶體性能參數的要求
下面還為廣大讀者介紹一個程序:
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;; AT89C2051時鐘程序 ;;
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; 定時器T0、T1溢出周期為50MS,T0為秒計數用, T1為調整時閃爍用,
; P3.7為調整按鈕,P1口 為字符輸出口,採用共陽顯示管。
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;; 中斷入口程序 ;;
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ORG 0000H ;程序執行開始地址
LJMP START ;跳到標號START執行
ORG 0003H ;外中斷0中斷程序入口
RETI ;外中斷0中斷返回
ORG 000BH ;定時器T0中斷程序入口
LJMP INTT0 ;跳至INTTO執行
ORG 0013H ;外中斷1中斷程序入口
RETI ;外中斷1中斷返回
ORG 001BH ;定時器T1中斷程序入口
LJMP INTT1 ;跳至INTT1執行
ORG 0023H ;串行中斷程序入口地址
RETI ;串行中斷程序返回
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;; 主 程 序 ;;
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START: MOV R0,#70H ;清70H-7AH共11個內存單元
MOV R7,#0BH ;
CLEARDISP: MOV @R0,#00H ;
INC R0 ;
DJNZ R7,CLEARDISP ;
MOV 20H,#00H ;清20H(標誌用)
MOV 7AH,#0AH ;放入"熄滅符"數據
MOV TMOD,#11H ;設T0、T1為16位定時器
MOV TL0,#0B0H ;50MS定時初值(T0計時用)
MOV TH0,#3CH ;50MS定時初值
MOV TL1,#0B0H ;50MS定時初值(T1閃爍定時用)
MOV TH1,#3CH ;50MS定時初值
SETB EA ;總中斷開放
SETB ET0 ;允許T0中斷
SETB TR0 ;開啟T0定時器
MOV R4,#14H ;1秒定時用初值(50MS×20)
START1: LCALL DISPLAY ;調用顯示子程序
JNB P3.7,SETMM1 ;P3.7口為0時轉時間調整程序
SJMP START1 ;P3.7口為1時跳回START1
SETMM1: LJMP SETMM ;轉到時間調整程序SETMM
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;; 1秒計時程序 ;;
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;T0中斷服務程序
INTT0: PUSH ACC ;累加器入棧保護
PUSH PSW ;狀態字入棧保護
CLR ET0 ;關T0中斷允許
CLR TR0 ;關閉定時器T0
MOV A,#0B7H ;中斷響應時間同步修正
ADD A,TL0 ;低8位初值修正
MOV TL0,A ;重裝初值(低8位修正值)
MOV A,#3CH ;高8位初值修正
ADDC A,TH0 ;
MOV TH0,A ;重裝初值(高8位修正值)
SETB TR0 ;開啟定時器T0
DJNZ R4, OUTT0 ;20次中斷未到中斷退出
ADDSS: MOV R4,#14H ;20次中斷到(1秒)重賦初值
MOV R0,#71H ;指向秒計時單元(71H-72H)
ACALL ADD1 ;調用加1程序(加1秒操作)
MOV A,R3 ;秒數據放入A(R3為2位十進位數組合)
CLR C ;清進位標誌
CJNE A,#60H,ADDMM ;
ADDMM: JC OUTT0 ;小於60秒時中斷退出
ACALL CLR0 ;大於或等於60秒時對秒計時單元清0
MOV R0,#77H ;指向分計時單元(76H-77H)
ACALL ADD1 ;分計時單元加1分鐘
MOV A,R3 ;分數據放入A
CLR C ;清進位標誌
CJNE A,#60H,ADDHH ;
ADDHH: JC OUTT0 ;小於60分時中斷退出
ACALL CLR0 ;大於或等於60分時分計時單元清0
MOV R0,#79H ;指向小時計時單元(78H-79H)
ACALL ADD1 ;小時計時單元加1小時
MOV A,R3 ;時數據放入A
CLR C ;清進位標誌
CJNE A,#24H,HOUR ;
HOUR: JC OUTT0 ;小於24小時中斷退出
ACALL CLR0 ;大於或等於24小時小時計時單元清0
OUTT0: MOV 72H,76H ;中斷退出時將分、時計時單元數據移
MOV 73H,77H ;入對應顯示單元
MOV 74H,78H ;
MOV 75H,79H ;
POP PSW ;恢復狀態字(出棧)
POP ACC ;恢復累加器
SETB ET0 ;開放T0中斷
RETI ;中斷返回
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;; 閃動調時 程 序 ;;
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;T1中斷服務程序,用作時間調整時調整單元閃爍指示
INTT1: PUSH ACC ;中斷現場保護
PUSH PSW ;
MOV TL1, #0B0H ;裝定時器T1定時初值
MOV TH1, #3CH ;
DJNZ R2,INTT1OUT ;0.3秒未到退出中斷(50MS中斷6次)
MOV R2,#06H ;重裝0.3秒定時用初值
CPL 02H ;0.3秒定時到對閃爍標誌取反
JB 02H,FLASH1 ;02H位為1時顯示單元"熄滅"
MOV 72H,76H ;02H位為0時正常顯示
MOV 73H,77H ;
MOV 74H,78H ;
MOV 75H,79H ;
INTT1OUT: