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1、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。这里提由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， A
2、Tmega16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CISC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，用于边界扫描的 JTAG接口，支持片内调试与编程， 三 个
3、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，8路10位具有可选差分输入级可编程增益（TQFP封装）的ADC ,具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，一个 SPI 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
4、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 AVR内核之中的 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Flash存储区(Application Flash Memory)。在更新应用
5、Flash存储区时引导Flash区(Boot FlashMemory)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 公司推由的一款带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。定时器功能时钟输由功能以及中断输由功能能完成各种 复杂
6、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.中断输由和可编程时钟输由功能；6. 400kHzI2c总线 图1为PCF8563
7、 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 输由，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引脚的输由频率，地址 OEH和OFH 分别用于定时器控制寄存器和定
8、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3个部分。PCF8563采用32. 768 kHz可编程时钟输由频率，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
9、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_CHECK_STATUS(MT
10、_DATA_ACK);I2C_WRITE(unsigned char)ADDR); I2C_NAK();I2C_CHECK_STATUS(MT_DATA_ACK);for(i=0;i8);I2C_NAK(); I2C_CHECK_STATUS(MT_DATA_ACK); I2C_WRITE(unsigned char)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_
11、ACK); if(N1) for(i=0;i4)*10+(x 高4位乘以10,再加上低4位，即得 至1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/
12、10%10+0x30);USART_Send_Char(time2%10+0x30); USART_Send_Str( : )；USART_Send_Char(time1/10%10+0x30);USART_Send_Char(time1%10+0x30); USART_Send_Str( : );USART_Send_Char(time0/10%10+0x30);USART_Send_Char(time0%10+0x30);USART_Send_Str( d ); void main(void) unsigned char dat132; USART_Init(); PORTC=0x00;
13、DDRC=0x03;PORTD=0x01; DDRD=0x02; TWSR=0x00; TWBR=0x04;TWAR=0x00;TWCR=0x44;PCF8563_set(0x10,0x05,0x01,0x17,0x16,0x20,0x23); while (1) delay_ms(1000); PCF8563_read(dat); / Place your codehere ; 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、 功耗低，且具有良好的抗干扰性能。