設(shè)備發(fā)生告警，特別是長時間無人值守的設(shè)備，需要自動記錄告警信息及其發(fā)生時間。記錄和分析這些信息，對設(shè)備的故障診斷和迅速恢復(fù)正常運行具有重要作用。采用單片機記錄的傳統(tǒng)信息記錄方式需要采用計數(shù)器，設(shè)置中斷、查詢等，占用硬件資源。而采用實時時鐘／日歷器件DSl511則能解決這些問題。
2 DSl511簡介
DSl511是美國DALLAS公司推出的一款高性能、兼容Y2K的實時時鐘／日歷器件(real—time clock and calendar，簡稱RTC)，它內(nèi)置有RTC報警器、看門狗定時器、上電復(fù)位電路、電池監(jiān)控器、SRAM、32．768 kHz方波輸出電路、晶體振蕩器和電池等。它可以以世紀、年、月、日、星期、時、分和秒計時，按月修正日期，且具有閏年自動調(diào)整功能，工作電壓為+3.3 V或+5．0 V。用戶可通過5位地址接口和8位數(shù)據(jù)接口靈活訪問DS1511內(nèi)的所有寄存器。DSl5ll內(nèi)部有256字節(jié)的非易失性SRAM存儲器。為保證可靠供電，DSl5ll除內(nèi)置電池外，還具有直流電源和輔助電池輸入引腳。
2．1 引腳功能
DSl511采用28引腳EDIP封裝．其引腳功能描述為：
PWR：上電輸出端；
RST：復(fù)位輸出端：
IRQ：中斷輸出端；
A0~A4：地址輸入端，用于選擇片內(nèi)寄存器；
DQ0～DQ7：數(shù)據(jù)輸入／輸出端；
CE：器件使能輸入端；
OE：輸出使能輸入端，用于使能DQ0～DQ7的數(shù)據(jù)輸出；
SQW：方波輸出端，輸出32．768kHz的方波；
KS：喚醒輸入端，用于從一個外部事件喚醒系統(tǒng)，無連接時應(yīng)接地；
VBAUX：輔助電池輸入端。不連接時應(yīng)接地；
WE：寫使能輸入端，用于使能DQ0～DQ7的數(shù)據(jù)輸入。
2．2 工作原理
DSl511的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖l所示。它主要由晶體、振蕩器、時鐘報警器和看門狗、時鐘和控制寄存器、SRAM、保護電路及電池構(gòu)成。
DSl511的工作原理可概括為：訪問寄存器、讀操作、寫操作。通過設(shè)置DSl511內(nèi)部寄存器實現(xiàn)其具體操作。首先通過地址端口A0～A4輸入需要訪問的寄存器地址碼；其次進行尋址以找到目標寄存器；最后通過數(shù)據(jù)端口DQ0～DQ7對目標寄存器進行相應(yīng)的讀／寫操作。表1給出DSl511的主要寄存器。其中，月寄存器的EOSC位控制振蕩器的啟動，停止；E3
2K=0，SQW端輸出32．768 kHz的方波。AMl～AM4和Dy／Dt位控制報警器的觸發(fā)條件?？刂艫寄存器的BLFl，BLF2位分別表示內(nèi)置電池和外置輔助電池的電壓狀態(tài)；PRS、PAB位控制PWR端的輸出；TDF位表示當(dāng)前時刻是否與設(shè)定的告警時間相符；WDF=1表示處理器未在規(guī)定時間內(nèi)向看門狗寄存器寫數(shù)據(jù)。對DSl5ll而言，控制B寄存器的晶體選擇位CS應(yīng)始終為0；若用戶需要使用看門狗功能，則要將看門狗使能位WDE置1。需要說明的是，在每次訪問DSl5ll前都應(yīng)先設(shè)置表l中相關(guān)寄存器的控制位。
在CE和OE都是低電平，且WE為高電平時，可從數(shù)據(jù)端口DQ0～DQ7讀取數(shù)據(jù)。在CE和WE都是低電平，而OE為任意電平時，可向數(shù)據(jù)口DQO—DQ7寫入數(shù)據(jù)。
3 典型應(yīng)用設(shè)計
3．1 硬件電路設(shè)計
圖2是DSl511用于某系統(tǒng)信息記錄的電路圖。
3．1．1 電源供電和電源檢測的實現(xiàn)
設(shè)計中，未使用VBAUX供電，而采用VCC和內(nèi)置電池供電。當(dāng)VCC高于電池電壓時，供電由VCC提供；當(dāng)VCC低于電池電壓時，則切換至電池供電。
由于DSl511具有上電復(fù)位功能．故無需再使用專門的電源檢測器件。用戶僅需將DSl511的RST端與MCU的RESET端相連，且采用同一電源向DSl511和MCU供電。借助DSl51l的上電復(fù)位功能，檢測電源掉電或故障，以確保MCU處于安全的復(fù)位狀態(tài)直到正常電源恢復(fù)且達到穩(wěn)定。對于需要使用看門狗定時器的系統(tǒng)設(shè)計，可將表1中的控制B寄存器的WDE位置l，即可使用DSl511自帶的看門狗定時器功能。
3．1．2 晶體和電池選擇
使用常規(guī)RTC必須選擇晶體和電池。而DSl511卻是例外，因為它具有內(nèi)置晶體和電池。對于有振動要求的系統(tǒng)設(shè)計，采用DSl511可解決晶體和電池的抗振防護問題。
3．1．3 存儲器選擇
采用易失性RAM雖然存取速度較快，但由于其掉電易失性，設(shè)計時還需考慮數(shù)據(jù)掉電保護問題。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)掉電保護是掉電檢測電路。當(dāng)發(fā)生掉電時，向MCU發(fā)出中斷，響應(yīng)中斷后，在中斷服務(wù)程序中完成數(shù)據(jù)存儲。而用于數(shù)據(jù)存儲的RAM需要加備用電池。因此采用易失性RAM需大量占用硬件資源。而采用非易失性PROM雖然省去了備用電池，但存在使用壽命短、寫入時間長的問題。由于寫入時間長，還需考慮電路中的大電容，以提供必要的寫入電壓。如果電壓下降到系統(tǒng)無法工作時，數(shù)據(jù)還沒有寫完，那么數(shù)據(jù)存儲就會出錯。這將產(chǎn)生數(shù)據(jù)存儲不可靠的問題。而DSl511內(nèi)置SRAM是一種靜態(tài)RAM，可反復(fù)讀／寫操作，掉電后與時鐘共用內(nèi)置電池以確保數(shù)據(jù)不丟失。用其存儲數(shù)據(jù)既可省去掉電檢測電路和備用電池，又保證存取速度，而且使用壽命長。
3．2 軟件程序設(shè)計
圖3給出應(yīng)用DSl511實現(xiàn)某系統(tǒng)信息記錄的主程序流程圖。對DSl511的讀／寫操作只需按照其相關(guān)時序即可實現(xiàn)。需要強調(diào)的是，初始化DSl51l時應(yīng)根據(jù)實際需求設(shè)置寄存器，這樣做可減少初始化時間、提高程序執(zhí)行效率。
4 結(jié)語
將DSl511應(yīng)用于信息記錄，其軟硬件設(shè)計簡單，時間記錄準確，給長時間連續(xù)正常工作的設(shè)備和故障診斷帶來方便。目前，采用DSl511設(shè)計的信息記錄模塊已在某系統(tǒng)中通過調(diào)試，并取得了良好的效果。在實際應(yīng)用中借助于DSl511的時鐘報警器、SRAM，還可以實現(xiàn)時間鎖定和密碼保護等功能。
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