基于PCF8563戶外型倒計時系統(tǒng)的設計

1、基于PCF8563戶外型倒計時系統(tǒng)的設計      摘要：介紹基于PCF8563設計戶外侄計時系統(tǒng)的硬件接口電路及PCF8563軟件編程。該系統(tǒng)在強日光下顯示屏的字符清晰可見，能夠長時間連續(xù)穩(wěn)定地工作。     關鍵詞：PCF8563 I2C 倒計時系統(tǒng)引言倒計時系統(tǒng)的任務，就是對某一設定日期進行倒數(shù)，在顯示屏顯示當前距離設定日期的時間；廣泛應用于重大的節(jié)日或活動，以增強人們的關切程度和緊迫感。戶外型倒計時系統(tǒng)，首先要求在強日光下顯示屏的字符依然清晰可見，而且要求系統(tǒng)能夠長時間連續(xù)穩(wěn)定地工作。本文介紹的系統(tǒng)正是針對

2、這樣的要求而開發(fā)出來的。1 總體設計方案整個系統(tǒng)由時鐘芯片、中央處理單元、譯碼、驅動、顯示、鍵盤幾部分構成，系統(tǒng)框圖如圖1所示。2 硬件電路設計2.1 時鐘芯片PCF8563是Philips公司推出的一款帶I2C總線具有極低功耗的多功能時鐘/日歷芯片，具有四種報警功能和定時功能；內部時鐘電路、內部振蕩電路、內部低電壓檢測以兩線制I2C總線通信方式，不但使用外圍電路簡潔，而且增加了芯片的可靠性。PCF8563的SCL為時鐘輸入端，數(shù)據(jù)隨時鐘信號同步輸入器件或從器件輸出；SDA為雙向引腳，用于串行數(shù)據(jù)的輸入輸出；INT是中斷信號輸出端，可通過設置報警寄存器按指定時間在該腳產(chǎn)生報警信號，低電平有效；

3、SDA、SCL、INT均為漏極開路，必須上拉電阻；X1、X2分別為反相放大器的輸入、輸出端；可在X1端接入32.768kHz的石英晶振，配置成片內振蕩器。本系統(tǒng)PCF8563與89C51接口采用圖2所示接口方案。圖2中，在X1、X2端接入32.768kHz的石英晶振，將時鐘源配置為片內振蕩器。VDD與地之間國入1個1F的大電容供電維持時鐘芯片，鋰電池（3.6V）同時開始工作，給時鐘芯片供電，使時鐘芯片工作不受影響。PCF8563與89C51接口采用3根口線，PCF8563的INT腳產(chǎn)生周期為1s的脈沖中斷信號給89C51的INT0引腳，89C51產(chǎn)生中斷后，通過I2C總線讀取PCF8563的基

4、準時間。    2.2 顯示和鍵盤電路譯碼、顯示、驅動、鍵盤電路如圖3所示、單片機將讀入的PCF8563時間信息，經(jīng)過程序處理，輸出顯示信號到P1口（數(shù)據(jù)4位，選擇信號4位）。顯示信息包括倒計時信息（當前距離設定時間的天數(shù)）和當前時間的星期、時、分、秒信息。4位數(shù)據(jù)信號送入MC14513（BCD-鎖存/7段譯/碼驅動器），共有10個MC14513：倒計時占用3個，時間時、分、秒各占用2個，星期占用1個。4位選擇信號送到74LS145譯碼器（4位鎖存/4-10線譯碼），選擇接收數(shù)據(jù)的MC14513芯片。 被選擇的MC14513譯碼驅動對應共陰數(shù)碼管字段（a、b、c、

5、d、e、f、g）。戶外顯示要求在強日光下依然清楚可見，所以我們采用超高度5 LED管組成LED點陣字符。其中每個字段由4塊LED點陣埠并聯(lián)組成，而每個LED點陣塊先由5個LED串聯(lián)1組，再將4個串聯(lián)組并聯(lián)而成。先用的超高亮度LED工作電流約為20mA，工作電壓約為2V，每字段的總電流約為320mA，工作電壓為10V;字段的驅動，采用大電流反相驅動器ULN2003（由7組NPN達林頓驅動器組成）；倒計時信號經(jīng)MC14153輸入到ULN2003，ULN2003輸出接字段的陰極，字段陽極接電源正極；電源采用10A、5V的兩個開關電源串聯(lián)供電。    鍵盤接口有4個鏈：1

6、個設定/確認鍵、1個修改+1鍵、1個修改-1鍵、1個移位鍵。對應秒、分、時、倒計時、星期，有5個LED。LED亮，表示對應的秒或分或星期或倒計時數(shù)據(jù)可按修改鍵修改。設定/確認鍵，有兩種狀態(tài)：設定和確認。首先按下為設定時間狀態(tài)，再按下為確認狀態(tài)。將設定時間數(shù)據(jù)處理后寫入PCF8563，兩種狀態(tài)互為循環(huán)。在設定時間狀態(tài)，首先次移位為秒位，對應秒移位LED亮，按下移位鍵，移位LED燈接秒分時倒計時星期逐次循環(huán)；按下修改+1鍵或修改-1鍵可對相應位的數(shù)據(jù)進行+1或-1操作。3 軟件設計PCF8563中共有16個寄存器，其中0001H為控制寄存器，090CH為報警寄存器，0DH為時鐘輸出寄存器，0E0F

7、H為定時器功能寄存器，0208H為秒年時間寄存器。表1、表2列出了各寄存器概況及對應的內存地址和功能。表1 寄存器概況地 址寄存器名稱位7位6位5位4位3位2位1位000H控制/狀態(tài)寄存器1TFST0STOP0TESTC00001H控制/狀態(tài)寄存器2000TT/TPAFTFAIETIE0DHCLKOU 輸出寄存器FE-FD1FD00EH定時器控制寄存器TE-TD1TD00FH定時器倒計數(shù)數(shù)值寄存器定時器倒計數(shù)數(shù)值（二制）表2 BCD格式寄存器概況地址寄存器名稱位7位6位5位4位3位2位1位002h秒VL0059BCD碼格式數(shù)03h分-0059BCD碼格式數(shù)04h時-0023BCD碼格式數(shù)05h

8、日-0059BCD碼格式數(shù)06h星期-0607h月/世紀C-0112BCD碼格式數(shù)08h年0099BCD碼格式數(shù)09h分鐘報警AE0059BCD碼格式數(shù)0Ah小時報警AE-0023BCD碼格式數(shù)0BH日報警AE-0131BCD碼格式數(shù)0CH星期報警AE-06按I2C總線規(guī)約，PCF8563的從地址：讀地址SLAR為A3H、寫地址SLAW為A2H，PCF8563I2C通信實現(xiàn)有字節(jié)寫/讀兩種狀態(tài)。適用80C51的虛擬I2C總線軟件包。本系統(tǒng)直接調用該I2C總線軟件包的數(shù)據(jù)讀寫子程序（其中WRNBYT為N字節(jié)的子程序，RDNBYT為讀取N字節(jié)的字節(jié)），來實現(xiàn)PCF8563的I2C總線操作。根據(jù)硬件

9、電路及資源分配，將I2C軟件包中符號單元賦值如下：SDA EQA P0.0 ；數(shù)據(jù)傳送SCL EQU P0.1 ；時鐘控制狀態(tài)MIN DATA 30H ；秒寄存器SEC DATA 31H ；分寄存器HOUR DATA 32H ；時寄存器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為被控器的地址NUMBYT DATA 38H ；38H為數(shù)據(jù)字節(jié)計數(shù)器MRT DATA 40H ；接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)首地址MTD DATA 50H ；發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)首地址PCF856

10、3定時器工作模式MOV 51H ，#81H ；設置PCF8563的0EH為81H，啟動定時器，定時器頻率64HzMOV 52H ，#64 ；設置PCF8563的0FH為64，定時器倒計數(shù)值為64MOV MTD ，#0EH ；定時器控制寄存器字節(jié)首地址MOV NUMBYT，#3 ；寫字節(jié)MOV SLA ，#0A2H；取寫器件地址LCALL WRNBYT ；寫8563    以上配置完成后，PCF8563的INT腳產(chǎn)生周期為1s，脈沖寬度（低電平）約為15ms的脈沖中斷信號。PCF8563當前時間設定子程序如下：MOV 51H，#00H ；啟動時鐘MOV 52H，#1

11、1H ；定時器為中斷模式，脈沖形式MOV 53H，MIN ；將秒至年的時間寫入發(fā)送緩沖區(qū)MOV 54H，SECMOV 55H，HOURMOV 56H，DAYMOV 57H，WEEKMOV 58H，MONMOV 59H，YEARMOV SLA，#0A2H ；取寫器件地址MOV NUMBYT，#10；寫字節(jié)數(shù)MOV MTD，#00H ；寫入8563寄存器首地址為00HLCALL WRNBYT ；寫入8563RET讀出時鐘芯片當前值子程序設計MOV MTD，#02H ；讀時鐘寄存器首字節(jié)地址02HMOV SLA，#0A2H ；取寫器件地址MOV NUMBYT，#1 ；寫字節(jié)數(shù)LCALL WRNBYT ；寫8563MOV SLA，#0A3H ；取讀器件地址MOV NUMBYT，#7 ；讀七個時鐘信息LCALL RDNBYT ；讀取時間并放入緩沖區(qū)MOV A，40H ；取潷字節(jié)ANL A，#7FH ；屏蔽無效位MOV MIN，A ；送秒寄存器MOV A，41H ；取分字節(jié)ANL A，#7EH ；屏蔽無效位MOV MIN，A ；送分寄存器MOV A，42H ；取小時字節(jié)ANL A，#3FH ；屏蔽無效位MOV HOUR，A ；送時寄存器MOV A，43H ；取天字節(jié)ANL A，#3FH ；屏蔽無效位