pcf8563在电子时钟设计中的应用

pcf8563 在电子时钟设计中的应用pcf8563 在电子时钟设计中的应用PCF8563 在电子时钟设计中的应用 引言 数字时钟已成为时钟设计的主导方向，广泛应用于实时控制系统。数字时钟实质是一个对标准频率计数的计数电路，通常由晶体振荡电路、分频电路、时间计数电路、译码驱动电路等 组成。这里提出一种电子时钟系统设计方案，是以avr 单片机mega16 作为控制核心，采用PCF8563 时钟/日历器件以及数码管显示，通过硬件设计及软件编程实现的。1 mega16 简介 ATmega16 是基于增强的 AVR RISC 结构 的低功耗 8 位 CMOS 微控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATmega16 的数据吞吐率高达1MIPS/MHZ，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。AVR 内核具有丰富的指令集和32 个通用工作寄存器。所有的寄存器都直接与算逻单元（ALU）相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的微控制器最高至 10 倍的数据吞吐率。ATmega16 有如下特点:16K 字节的系统内可编程 Flash（具有同时读写的能力，即 RWW）,512 字节 EEPROM,1K 字节 SRAM,32 个通用 I/O 口线，32 个通用工作寄存 器，用CISC于边界扫描的 JTAG 接口，支持片内调试与编程，三 个具有比较模式的灵活的定时器/计数器（T/C）,片内/外中断，可编程串行USART，有起始条件检测器的通用串行接口，路 10 位具有可选差分输入级可编程增益8（TQFP 封装）的SPIADC，具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，一个串行端口，以及六个可以通过软件进行选择的省电模式。工作于空闲模式时 CPU 停止工作，而 USART、两线接 口、A/D转换器、SRAM、T/C、SPI 端口以及中断系统继 续工作；掉电模式时晶体振荡器停止振荡，所有功能除了中 断和硬件复位之外都停止工作；在省电模式下，异步定时器 继续运行，允许用户保持一个时间基准，而其余功能模块处于休眠状态；ADC 噪声抑制模式时终止 CPU 和除了异步 定时器与ADC以外所有I/O模块的工作，以降低 ADC转 换时的开关噪声；Standby 模式下只有晶体或谐振振荡器运 行，其余功能模块处于休眠状态，使得器件只消耗极少的电 流，同时具有快速启动能力；扩展 Standby 模式下则允许振 荡器和异步定时器继续工作。本芯片是以 Atmel 高密度非易失性存储器技术生产的。片内 ISP Flash允许程序存储器通过 ISP 串行接口，或者 通用编程器进行编程，也可以通过运行于引导程序进行编程。引导程序可以使用任意接口将应用程序下载到应用存储区(Application Flash Memory)。FlashAVR 内核之中的在更新应用 Flash 存储区时引导 Flash 区(Boot Flash Memory)的程序继续运行，实现了 RWW 操作。通过将 8 位 RISC CPU 与系统内可编程的Flash 集成在一个 芯片内，ATmega16 成为一个功能强大的单片机，为许多嵌入式控制应用提供了灵活而低成本的解决方案。ATmega16 具有一整套的编程与系统开发工具，包括：C 语言 编译器、宏汇编、程序调试器/软件仿真器、仿真器 及评估板。2 PCF8563 简介 PCF8563 是 PHILIPS 公司推出的一款 带 I2C总线,具有极低功耗的多功能时钟/日历芯片 PCF8563 的多种报警功能。定时器功能时钟输出功能以及中断输出功能能完成各种复杂的定时服务甚至可为单片机提供看门狗功能内部时钟。电路内部振荡电路内部低电压检测电路1.0V 以及两线制I2C 总线通讯方式不但使外围电路及其简洁而且也增加了 芯片的可靠性当然作为时钟芯片PCF8563 亦解决了 2000年问题因而 PCF8563 是一种性价比极高的时钟芯片。它广泛应用于电话传便携式仪器以及电池供电的仪器仪表等产品领域。指标如下：1.宽电压范围 1.05.5V 复位电压 Vlow=1.0V;2.超低功 耗典型值为 0.25 A;3.四种报警功能和定时器功能；4.内部 复位电路内部振荡器电路和内部低压检测电路；5.中断输出和可编程时钟输出功能；6.400kHzl2C总线 图 1 为 PCF8563 内部结构。PCF8563内部包括 16 个 8 位寄存器，可自动增量的地址 寄存器，内置 32.768Hz 的振荡器（带有一个内部集成的电 容）,分频器（用于给实时时钟 RTC 提供源时钟），可编程时钟 输出，定时器，报警器，掉电检测器和 400 kHz 的 I2C 总线 接口。所有 16 个寄存器设计成可寻址的 8 位并行寄存器，但不 是所有位都有用。前 2 个寄存器（内存地址 00H,01H）用于控制寄存器和状态 寄存器，其中内存地址02H08H 用于时钟计数器（秒年计数器），地址 09H0CH 用于报警寄存器（定义报警条件），地 址ODH 控制 CLKOUT 引脚的输出频率，地址 OEH 和 OFH 分别用于定时器控制寄存器和定时器寄存器。秒、分钟、小时、日、月、年、分钟报警、小时报警、日报警寄存器，编码格式为 BCD，星期和星期报警寄存器不以 BCD 格式编码。PCF8563 的管脚排列及描述如下图及表所示：3 系统硬件设计硬件电路设计包括PCF8563 时钟与mega16 单片机的接口电路、数码显示电路以及键盘电路个部分。PCF8563 采用 32.768 kHz 可编程时钟输出频率，I2C 总 线是由数据线SDA 和时钟 SCL 构成的串行总线，可发送和 接收数据。单片机与 PCF8563 之间双向传送数据，最高传送速率为100 Kb/s。FC 总线的优点是简单和有效。由于接口直接在组件之上，因此，I2C 总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和器件引脚的数量，降低了成本。图 2 为 PCF8563 与 mega16 单片机的接口电路，PCF8563 的 SCL 与单片机的引脚 PC0 连接；SDA 与单片机的引脚 PC1 连接，实现时间、日期等数据的读取。PCF8563 的外围器件图：4 做好的 pcf8563 头文件程序：#include#include#include#define TWINT 7#define TWEN 2#define TWSTA 5#define TWSTO 4#define TWEA 6#defineI2C_START()TWCR=(18);I2C_NAK();I2C_NAK();I2C_CHECK_STATUS(MT_DATA_ACK);I2C_WRITE(unsignedchar)ADDR);I2C_CHECK_STATUS(MT_DATA_ACK);for(i=0;i8);I2C_NAK();I2C_CHECK_STATUS(MT_DATA_ACK);l2C_WRITE(unsignedchar)ADDR);I2C_NAK();I2C_CHECK_STATUS(MT_DATA_ACK);I2C_START();I2C_CHECK_STATUS(RE_START);I2C_WRITE(SLA_R);I2C_NAK();I2C_CHECK_STATUS(MR_SLA_ACK);if(N1)for(i=0;i4)*10+(x/高 4 位乘以 10,再加上低 4 位，即得到数值 void PCF8563_read(unsigned char*time)i2c_read_n_bytes(SLA_R_PCF8563,2,7,time);time6/年time5=BCD2Val(time5 月 time4=BCD2Val(time4 星期 time3=BCD2Val(time3 日 time2=BCD2Val(time2时 time1=BCD2Val(time1 分 time0=BCD2Val(time0秒USART_Send_Char(time2/10%10+0 x30);USART_Send_Char(time2%10+0 x30);USART_Send_Str(“：USART_Send_Char(time1/10%10+0 x30);USART_Send_Char(time1%10+0 x30);USART_Send_Str(USART_Send_Char(time0/10%10+0 x30);USART_Send_Char(time0%10+0 x30);USART_Send_Str(“);void main(void)unsigned chardat132;USART_Init();PORTC=OxOO;DDRC=0 x03;PORTD=0 x01;DDRD=0 x02;TWSR=0 x00;TWBR=0 x04;TWAR=0 x00;TWCR=0 x44;PCF8563_set(0 x10,0 x05,0 x01,0 x17,0 x16,0 x20,0 x23);while(1)；“:“);“delay_ms(1000);PCF8563_read(dat);/Place your code here;5结束语介绍采用 avr 单片机为主控器件的电子时 钟系统的设计与实现。设计电子时钟系统时选用 PCF8563 时钟/日历器件，由 3.3 V 直流电源供电，简化了硬件电路，提高了系统可靠性，通过数码示器能够准确显示时间。实际应用证明该电子时钟操作简单、准确性高、体积小、良好的抗干扰性能。功耗低，且具有