1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。这里提出一种电子时钟系统设计方案,是以AT89S52单片机作为控制核心,采用PCF8563时钟/日历器件以及HS12864液晶显示器,通过硬件设计及软件编程实现的。

2 PCF8563简介

图1为PCF8563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),可编程时钟输出,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02H~08H用于时钟计数器(秒~年计数器),地址09H~0CH用于报警寄存器(定义报警条件),地址ODH控制CLKOUT引脚的输出频率,地址OEH和OFH分别用于定时器控制寄存器和定时器寄存器。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。

3 系统硬件设计

硬件电路设计包括PCF8563时钟,日历器件与AT89S52单片机的接口电路、HS12864液晶显示电路以及键盘电路3个部分。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器,具有8 KB在系统可编程Flash存储器;使用高密度非易失存储器技术制造,与T业80C51产品指令和引脚完全兼容:片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适用于常规编程器。具有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使其为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超高效的解决方案。


 

PCF8563采用32.768 kHz可编程时钟输出频率,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,减少了电路板的空间和器件引脚的数量,降低了成本。图2为PCF8563与AT89S52单片机的接口电路,PCF8563的SCL与单片机的引脚P14连接;SDA与单片机的引脚P15连接,实现时间、日期等数据的读取。

图3为HS12864液晶显示电路.配合单片机软件程序的编制和调试,将PCF8563中的时钟信息从P01~P07端口输出到液晶显示器,完成时间、日期等数据的显示。

4 系统软件设计

系统软件主要完成系统的初始化和系统控制,即:初始化晶体振荡器、I/O端口、定时器及读取PCF8563中的数据、液晶显示程序等。在这期间扫描键盘,判断是否有键按下,如果有键按下,执行相应的操作。系统读取PCF8563中数据的C语言程序如下:



5 结束语

介绍采用AT89S52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HS12864液晶显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。