用实时时钟芯片DS1305启动数据采集系统

2007-03-09 19:03:27来源: 互联网
摘要:介绍串行时钟芯片DS1305的功能、结构及其利用DS1305设计的电源开关电路,可使数据采集系统平时处于关闭状态。定时开启时系统上电,进行数据采集;一次工作结束时关闭开关,系统断电。 关键词:DS1305 低功耗 数据采集 引言 对于许多便携式数据采集系统,需要长时间无人看管地工作,如在石油钻井下、输油管道等场所。一般需要间隔数小时进行一个采集,这样系统大部分时间处空闲状态。虽然现在低功耗单片机的睡眠状态提供了降低功耗的一种方法,但低功耗不等于没有功耗,系统长时间工作时不得不考虑功耗的问题。 为进一步节省功耗,我们在研制一数据采集系统时,利用实时时钟芯片DS1305设计一电源开关电路。利用该开关电路,可使系统在空头时处于关闭状态,每当采集时间到,由报警信号开启单片机系统以进行数据采集,在数据采集结束时,单片机关闭开关电路,系统断电。这样系统处于关闭状态,一直到下一次开关电路报警。 1 DS1305简介 DS1305是美国Dallas公司推出的串行接口带报警实时时钟。它有20脚的TSSOP、16脚的DIP两种封装方式[1],工作电压范围从2.0~5.5V。 1.1 主要特性 DS1305用二一十进制(BCD)码表示实时时钟的秒、分、小时、星期、日、月和年的时间信息,并且自动对小月(少于31天的月份)和闰年的日期进行调整,兼有带AM/PM指示12小时和24小时两种时间指示格式。图1为DS1305两种引脚的排列。 DS1305提供了主电源和后备电源的双电源引脚和一个电池输入引脚;Vcc1为主电源,Vcc2为后备电源,可充电电源接此引脚,VBAT接3V的锂纽扣电池或其它电源。VCCIF引脚用来驱动SDO和PF(电源失效输出)引脚的电平和接口的电相兼容。DS1305只支持三种电源连接方式,如图2所示。VCC1和VBAT供电时,VCC1大于VBAT0.2V时,正常对DS1305进行访问。当VCC1小于CBAT时,DS1305进入写保护。VCC1、VCC2供电时,当Vcc1比Vcc2大0.2V,Vcc1输入作为电源;当Vcc1小于Vcc2,Vcc2对DS1305供电。这种模式下,DS1305不能写保护自己。当Vcc1以+5V供电时,DS1305正常工作电流为1.28mA,时钟保持电流最大为81μA,当+2V供电时,正常工作电流为0.425mA,时钟保持电流最大为25.3μA。 DS1305支持通过SPI串行数据端口或者标准的三线接口进行时间的校正和数据的读取,可进行单字节的或连读字节束发方式的访问。SERMODE接地,串口访问模式设定为标准3线模式:SD1(串口数据输入)与SDO(串口数据输出)连接在一起作为单一的I/O引脚,它与CE、SCLK组成3线模式。SERMODE接VCC,选择SPI通信模式,具体操作可查阅有关资料。 INT0、INT1提供两个可编程的中断报警信号,可通过串行总线访问和设定秒、分、时、星期的报警时间。 X1、X2引脚直接连接标准的32.768kHz晶振,无需外接其它元件。如实时时钟有误差,可以在振荡器两端并接6pF电容进行调整。 1.2 操作方式 DS1305共有148个用户RAM,其读操作地址与写操作地址空头分开,当其高位为1时,为写操作地址空间,0为读操作地址。除实时时钟、日历寄存器和通用寄存器之外,还有作一般数据存储器用的96字节的NVRAM。对DS1305操作之前,必须对控制寄存器、状态寄存器、涓流充电寄存器进行初始化。 以下为控制寄存器(0F读,8F字): 7 6 5 4 3 2 1 0 EOSC WP 0 0 0 INTCN AIE1 AIE0 EOSC:设置为0使振荡器开始工作,设置为1,DS1305处于低功耗闲置状态。WP:写保护位,上电初始化后,WP位处于三态,在任何写操作之前,该位必须清零。INTCN:中断控制位,控制两个中断之间的联系,置位后两个中断引脚INT0、INT1分别响应各自的中断(需中断使能),清零后,中断1、2报警时间匹配都只能引发INT0输入低电平,INT1无效。ALE0、ALE1置1时中断0、1使能。 状态寄存器(读10H)只有两位IRQF0、INQF1,置位时分别表示中断时间匹配。涓流充电寄存器(读11H,写91H)控制涓流充电的特性。 DS1305标准三线模式的读写操作过程,每个字节需要16个SCLK时钟。通过CE引脚输入高电平来启动所有数据传送,前8个SCLK周期为输入写命令,后8个SCLK周期为输入或输出的数据。输入时,SCLK的上升沿数据有效;输出时,SCLK的下降沿输出数据有效。 2 用DS1305开启数据采集系统 图3所示的电路是利用DS1305组成的数据采集系统。89C51与DS1305使用标准三线形式进行通信,74HC73为JK触发器,输入端J、K、CD接高电平,时钟CLK接DS1305的中断引脚INT0,输出引脚Q与三极管组成数据采集系统的开关。此外,DS1305在主电源断电时,可自动转换使用备用电池继续供电,不会造成时钟的丢失。 在采集系统上电初始化时钟芯片后,通过I/O口给JK触发器CLK引脚一个负脉冲,Q引脚输出为低,三极管截止,采集系统断电,功耗降到零。但时钟电路部分保持供电,在DS1305实时时钟到设定采集时间,由INT0引脚发出中断信号给触发器CLK一个低电平。由于CD维持高电平,造成JK触发器翻转,三极管导通,VCC给单片机上电复位。这样就将数据采集系统唤醒。可由单片机控制,导通模拟电路,启动传感器、AD转换器等进行数据采集。采集结束后,单片机保存采集结果后,通过输出引脚发送低脉冲到CLK引脚,使JK触发器翻转,三极管截止,再次使得采集系统断电,进入瞬眠状态直至下一个采集时间,如此循环。 下面例程是图3电路所示系统的DS1305的初始化和读写程序,其中CE接P1.3,I/O引脚接P1.1,SCLK引脚接P1.2。 (1)DS1305初始化程序 RESETDS:CLR P1.2:置时钟信号P1.2=0 CLR P1.3;置片选信号P1.3=0 SETB P1.3;置片选信号P1.3=1,DS1305使能 RET (2)对DS1305进行写操作程序 DSW: MOV R7,#08H ;该子程序为通过单片机写入地址或数据 WLOOP:RRC A ;A中为要写入的数据或地址 MOV P1.1,C SETB P1.2 ;时钟信号 NOP CLR P1.2 ;产生时钟脉冲 DJNZ R7,WLOOP RET (3)对DS1305进行读操作程序 DSR:SETB P1.1 ;为读数据做准备。 CLR A MOV R7,#08H RLOOP:CLR R1.2 ;写入地址后的第一个时钟脉冲下降沿开始读出数据 MOV C,P1.1 RRC A ;A中为读出的8位数据 SETB P1.2 DJNZ R7,RLOOP RET 结语 用DS1305控制的电源管理系统,可使数据采集系统长时间在无人看管的环境中定时进行数据采集。根据这一思想所设计的电路,经笔者应用在远程输油管道上的压力测量,经过一个月的检验,采集时间准确,系统工作可靠。
编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/sensor/200703/11879.html
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