基于PCF8563户外型倒计时系统的设计

2007-03-09 19:03:27来源: 互联网
摘要:介绍基于PCF8563设计户外侄计时系统的硬件接口电路及PCF8563软件编程。该系统在强日光下显示屏的字符清晰可见,能够长时间连续稳定地工作。 关键词:PCF8563 I2C 倒计时系统 引言 倒计时系统的任务,就是对某一设定日期进行倒数,在显示屏显示当前距离设定日期的时间;广泛应用于重大的节日或活动,以增强人们的关切程度和紧迫感。户外型倒计时系统,首先要求在强日光下显示屏的字符依然清晰可见,而且要求系统能够长时间连续稳定地工作。本文介绍的系统正是针对这样的要求而开发出来的。 1 总体设计方案 整个系统由时钟芯片、中央处理单元、译码、驱动、显示、键盘几部分构成,系统框图如图1所示。 2 硬件电路设计 2.1 时钟芯片 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,具有四种报警功能和定时功能;内部时钟电路、内部振荡电路、内部低电压检测以两线制I2C总线通信方式,不但使用外围电路简洁,而且增加了芯片的可靠性。 PCF8563的SCL为时钟输入端,数据随时钟信号同步输入器件或从器件输出;SDA为双向引脚,用于串行数据的输入输出;INT是中断信号输出端,可通过设置报警寄存器按指定时间在该脚产生报警信号,低电平有效;SDA、SCL、INT均为漏极开路,必须上拉电阻;X1、X2分别为反相放大器的输入、输出端;可在X1端接入32.768kHz的石英晶振,配置成片内振荡器。本系统PCF8563与89C51接口采用图2所示接口方案。 图2中,在X1、X2端接入32.768kHz的石英晶振,将时钟源配置为片内振荡器。VDD与地之间国入1个1μF的大电容供电维持时钟芯片,锂电池(3.6V)同时开始工作,给时钟芯片供电,使时钟芯片工作不受影响。PCF8563与89C51接口采用3根口线,PCF8563的INT脚产生周期为1s的脉冲中断信号给89C51的INT0引脚,89C51产生中断后,通过I2C总线读取PCF8563的基准时间。 2.2 显示和键盘电路 译码、显示、驱动、键盘电路如图3所示、单片机将读入的PCF8563时间信息,经过程序处理,输出显示信号到P1口(数据4位,选择信号4位)。显示信息包括倒计时信息(当前距离设定时间的天数)和当前时间的星期、时、分、秒信息。4位数据信号送入MC14513(BCD-锁存/7段译/码驱动器),共有10个MC14513:倒计时占用3个,时间时、分、秒各占用2个,星期占用1个。4位选择信号送到74LS145译码器(4位锁存/4-10线译码),选择接收数据的MC14513芯片。 被选择的MC14513译码驱动对应共阴数码管字段(a、b、c、d、e、f、g)。 户外显示要求在强日光下依然清楚可见,所以我们采用超高度φ5 LED管组成LED点阵字符。其中每个字段由4块LED点阵埠并联组成,而每个LED点阵块先由5个LED串联1组,再将4个串联组并联而成。先用的超高亮度LED工作电流约为20mA,工作电压约为2V,每字段的总电流约为320mA,工作电压为10V;字段的驱动,采用大电流反相驱动器ULN2003(由7组NPN达林顿驱动器组成);倒计时信号经MC14153输入到ULN2003,ULN2003输出接字段的阴极,字段阳极接电源正极;电源采用10A、5V的两个开关电源串联供电。 键盘接口有4个链:1个设定/确认键、1个修改+1键、1个修改-1键、1个移位键。对应秒、分、时、倒计时、星期,有5个LED。LED亮,表示对应的秒或分或星期或倒计时数据可按修改键修改。设定/确认键,有两种状态:设定和确认。首先按下为设定时间状态,再按下为确认状态。将设定时间数据处理后写入PCF8563,两种状态互为循环。在设定时间状态,首先次移位为秒位,对应秒移位LED亮,按下移位键,移位LED灯接秒→分→时→倒计时→星期逐次循环;按下修改+1键或修改-1键可对相应位的数据进行+1或-1操作。 3 软件设计 PCF8563中共有16个寄存器,其中00~01H为控制寄存器,09~0CH为报警寄存器,0DH为时钟输出寄存器,0E~0FH为定时器功能寄存器,02~08H为秒~年时间寄存器。表1、表2列出了各寄存器概况及对应的内存地址和功能。 表1 寄存器概况 地 址 寄存器名称 位7 位6 位5 位4 位3 位2 位1 位0 00H 控制/状态寄存器1 TFST 0 STOP 0 TESTC 0 0 0 01H 控制/状态寄存器2 0 0 0 TT/TP AF TF AIE TIE 0DH CLKOU 输出寄存器 FE - - - - - FD1 FD0 0EH 定时器控制寄存器 TE - - - - - TD1 TD0 0FH 定时器倒计数数值寄存器 定时器倒计数数值(二制) 表2 BCD格式寄存器概况 地址 寄存器名称 位7 位6 位5 位4 位3 位2 位1 位0 02h 秒 VL 00~59BCD码格式数 03h 分 - 00~59BCD码格式数 04h 时 - - 00~23BCD码格式数 05h 日 - - 00~59BCD码格式数 06h 星期 - - - - - 0~6 07h 月/世纪 C - - 01~12BCD码格式数 08h 年 00~99BCD码格式数 09h 分钟报警 AE 00~59BCD码格式数 0Ah 小时报警 AE - 00~23BCD码格式数 0BH 日报警 AE - 01~31BCD码格式数 0CH 星期报警 AE - - - - 0~6 按I2C总线规约,PCF8563的从地址:读地址SLAR为A3H、写地址SLAW为A2H,PCF8563I2C通信实现有字节写/读两种状态。适用80C51的虚拟I2C总线软件包。本系统直接调用该I2C总线软件包的数据读写子程序(其中WRNBYT为N字节的子程序,RDNBYT为读取N字节的字节),来实现PCF8563的I2C总线操作。 根据硬件电路及资源分配,将I2C软件包中符号单元赋值如下: SDA EQA P0.0 ;数据传送 SCL EQU P0.1 ;时钟控制状态 MIN DATA 30H ;秒寄存器 SEC DATA 31H ;分寄存器 HOUR DATA 32H ;时寄存器 DAY DATA 33H ;日寄存器 WEEK DATA 34H ;周寄存器 MONTH DATA 35H ;月寄存器 YEAR DATA 36H ;年寄存器 SLA DATA 37H ;37H为被控器的地址 NUMBYT DATA 38H ;38H为数据字节计数器 MRT DATA 40H ;接收数据缓冲区首地址 MTD DATA 50H ;发送数据缓冲区首地址 ①PCF8563定时器工作模式 MOV 51H ,#81H ;设置PCF8563的0EH为81H,启动定时器,定时器频率64Hz MOV 52H ,#64 ;设置PCF8563的0FH为64,定时器倒计数值为64 MOV MTD ,#0EH ;定时器控制寄存器字节首地址 MOV NUMBYT,#3 ;写字节 MOV SLA ,#0A2H;取写器件地址 LCALL WRNBYT ;写8563 以上配置完成后,PCF8563的INT脚产生周期为1s,脉冲宽度(低电平)约为15ms的脉冲中断信号。 ②PCF8563当前时间设定子程序如下: MOV 51H,#00H ;启动时钟 MOV 52H,#11H ;定时器为中断模式,脉冲形式 MOV 53H,MIN ;将秒至年的时间写入发送缓冲区 MOV 54H,SEC MOV 55H,HOUR MOV 56H,DAY MOV 57H,WEEK MOV 58H,MON MOV 59H,YEAR MOV SLA,#0A2H ;取写器件地址 MOV NUMBYT,#10;写字节数 MOV MTD,#00H ;写入8563寄存器首地址为00H LCALL WRNBYT ;写入8563 RET ③读出时钟芯片当前值子程序设计 MOV MTD,#02H ;读时钟寄存器首字节地址02H MOV SLA,#0A2H ;取写器件地址 MOV NUMBYT,#1 ;写字节数 LCALL WRNBYT ;写8563 MOV SLA,#0A3H ;取读器件地址 MOV NUMBYT,#7 ;读七个时钟信息 LCALL RDNBYT ;读取时间并放入缓冲区 MOV A,40H ;取滗字节 ANL A,#7FH ;屏蔽无效位 MOV MIN,A ;送秒寄存器 MOV A,41H ;取分字节 ANL A,#7EH ;屏蔽无效位 MOV MIN,A ;送分寄存器 MOV A,42H ;取小时字节 ANL A,#3FH ;屏蔽无效位 MOV HOUR,A ;送时寄存器 MOV A,43H ;取天字节 ANL A,#3FH ;屏蔽无效位 MOV DAY,A ;送天寄存器 MOV A,44H ;取星期字节 ANL A,#07H ;屏蔽无效位 MOV WEEK,A ;送星期寄存器 MOV A,45H ;取月字节 ANL A,#1FH ;屏蔽无效位 MOV MOTH,A ;送月寄存器 RET 系统程序流程如图4所示,中断服务程序如5所示。 结语 此倒计时系统于广东省六届大运会中标,在整个运行过程正常稳定工作,达到了大会提出的要求。
编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/mcu/200703/11863.html
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