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1、单片机控制实时时钟X1226 的设计引言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
2、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4.710k 的上拉电阻。本文介绍89C51 单片机与 X1226
3、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。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
4、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 5.1k 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
5、示，子程序YS4 的作用是延时 4s。启动条件子程序：SETBSDALCALLYS4SETBSCLLCALLYS4CLRSDALCALLYS4CLRSCLLCALLYS4RET停止条件子程序：CLRSDALCALLYS4SETBSCLLCALLYS4SETBSDARET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，X
6、1226 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:MOVR5,#8SEND1:MOVA,DATASERLCAMOVDATASE,AMOVSDA,CSETBSCLLCALLYS4CLRSCLLCALLYS4DJNZR5,SEND1RET读操作在上电时， 16 位地址的
7、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:MOVR5,#8MOVDATARE,#0SETBSDACLRREAD1:LCALLMOVCLRMOVRLC
8、MOVLCALLDJNZSETBCSCLYS4C,SDASCLA,DATAREADATARE,AYS4R5,READ1RET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。-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。