PCF8563在電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

引言
    數(shù)字時(shí)鐘已成為時(shí)鐘設(shè)計(jì)的主導(dǎo)方向，廣泛應(yīng)用于實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。數(shù)字時(shí)鐘實(shí)質(zhì)是一個(gè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路，通常由晶體振蕩電路、分頻電路、時(shí)間計(jì)數(shù)電路、譯碼驅(qū)動(dòng)電路等組成。這里提出一種電子時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，是以AT89S52單片機(jī)作為控制核心，采用PCF8563時(shí)鐘／日歷器件以及HS12864液晶顯示器，通過硬件設(shè)計(jì)及軟件編程實(shí)現(xiàn)的。

2 PCF8563簡介
    圖1為PCF8563內(nèi)部結(jié)構(gòu)。PCF8563內(nèi)部包括16個(gè)8位寄存器，可自動(dòng)增量的地址寄存器，內(nèi)置32．768Hz的振蕩器(帶有一個(gè)內(nèi)部集成的電容)，分頻器(用于給實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC提供源時(shí)鐘)，可編程時(shí)鐘輸出，定時(shí)器，報(bào)警器，掉電檢測器和400 kHz的I2C總線接口。

    所有16個(gè)寄存器設(shè)計(jì)成可尋址的8位并行寄存器，但不是所有位都有用。前2個(gè)寄存器(內(nèi)存地址00H，01H)用于控制寄存器和狀態(tài)寄存器，其中內(nèi)存地址02H～08H用于時(shí)鐘計(jì)數(shù)器(秒~年計(jì)數(shù)器)，地址09H~0CH用于報(bào)警寄存器(定義報(bào)警條件)，地址ODH控制CLKOUT引腳的輸出頻率，地址OEH和OFH分別用于定時(shí)器控制寄存器和定時(shí)器寄存器。秒、分鐘、小時(shí)、日、月、年、分鐘報(bào)警、小時(shí)報(bào)警、日?qǐng)?bào)警寄存器，編碼格式為BCD，星期和星期報(bào)警寄存器不以BCD格式編碼。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
    硬件電路設(shè)計(jì)包括PCF8563時(shí)鐘，日歷器件與AT89S52單片機(jī)的接口電路、HS12864液晶顯示電路以及鍵盤電路3個(gè)部分。AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8 KB在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器；使用高密度非易失存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與T業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容：片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適用于常規(guī)編程器。具有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使其為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超高效的解決方案。
    PCF8563采用32．768 kHz可編程時(shí)鐘輸出頻率，I2C總線是由數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘SCL構(gòu)成的串行總線，可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。單片機(jī)與PCF8563之間雙向傳送數(shù)據(jù)，最高傳送速率為100 Kb／s。FC總線的優(yōu)點(diǎn)是簡單和有效。由于接口直接在組件之上，因此，I2C總線占用的空間非常小，減少了電路板的空間和器件引腳的數(shù)量，降低了成本。圖2為PCF8563與AT89S52單片機(jī)的接口電路，PCF8563的SCL與單片機(jī)的引腳P14連接；SDA與單片機(jī)的引腳P15連接，實(shí)現(xiàn)時(shí)間、日期等數(shù)據(jù)的讀取。

    圖3為HS12864液晶顯示電路．配合單片機(jī)軟件程序的編制和調(diào)試，將PCF8563中的時(shí)鐘信息從P01～P07端口輸出到液晶顯示器，完成時(shí)間、日期等數(shù)據(jù)的顯示。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    系統(tǒng)軟件主要完成系統(tǒng)的初始化和系統(tǒng)控制，即：初始化晶體振蕩器、I／O端口、定時(shí)器及讀取PCF8563中的數(shù)據(jù)、液晶顯示程序等。在這期間掃描鍵盤，判斷是否有鍵按下，如果有鍵按下，執(zhí)行相應(yīng)的操作。系統(tǒng)讀取PCF8563中數(shù)據(jù)的C語言程序如下：

5 結(jié)束語
    介紹采用AT89S52單片機(jī)為主控器件的電子時(shí)鐘系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)電子時(shí)鐘系統(tǒng)時(shí)選用PCF8563時(shí)鐘／日歷器件，由3．3 V直流電源供電，簡化了硬件電路，提高了系統(tǒng)可靠性，通過HS12864液晶顯示器能夠準(zhǔn)確顯示時(shí)間。實(shí)際應(yīng)用證明該電子時(shí)鐘操作簡單、準(zhǔn)確性高、體積小、功耗低，且具有良好的抗干擾性能。