1引言

數(shù)字時鐘已成為時鐘設計的主導方向，廣泛應用于實時控制系統(tǒng)。數(shù)字時鐘實質(zhì)是一個對標準頻率計數(shù)的計數(shù)電路，通常由晶體振蕩電路、分頻電路、時間計數(shù)電路、譯碼驅(qū)動電路等組成。這里提出一種電子時鐘系統(tǒng)設計方案，是以AT89S52單片機作為控制核心，采用PCF8563時鐘／日歷器件以及HS12864液晶顯示器，通過硬件設計及軟件編程實現(xiàn)的。

2 PCF8563簡介

圖1為PCF8563內(nèi)部結(jié)構(gòu)。PCF8563內(nèi)部包括16個8位寄存器，可自動增量的地址寄存器，內(nèi)置32．768Hz的振蕩器(帶有一個內(nèi)部集成的電容)，分頻器(用于給實時時鐘RTC提供源時鐘)，可編程時鐘輸出，定時器，報警器，掉電檢測器和400 kHz的I2C總線接口。

所有16個寄存器設計成可尋址的8位并行寄存器，但不是所有位都有用。前2個寄存器(內(nèi)存地址00H，01H)用于控制寄存器和狀態(tài)寄存器，其中內(nèi)存地址02H～08H用于時鐘計數(shù)器(秒~年計數(shù)器)，地址09H~0CH用于報警寄存器(定義報警條件)，地址ODH控制CLKOUT引腳的輸出頻率，地址OEH和OFH分別用于定時器控制寄存器和定時器寄存器。秒、分鐘、小時、日、月、年、分鐘報警、小時報警、日報警寄存器，編碼格式為BCD，星期和星期報警寄存器不以BCD格式編碼。

3 系統(tǒng)硬件設計

硬件電路設計包括PCF8563時鐘，日歷器件與AT89S52單片機的接口電路、HS12864液晶顯示電路以及鍵盤電路3個部分。AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8 KB在系統(tǒng)可編程Flash存儲器；使用高密度非易失存儲器技術制造，與T業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容：片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適用于常規(guī)編程器。具有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使其為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超高效的解決方案。

PCF8563采用32．768 kHz可編程時鐘輸出頻率，I2C總線是由數(shù)據(jù)線SDA和時鐘SCL構(gòu)成的串行總線，可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。單片機與PCF8563之間雙向傳送數(shù)據(jù)，最高傳送速率為100 Kb／s。FC總線的優(yōu)點是簡單和有效。由于接口直接在組件之上，因此，I2C總線占用的空間非常小，減少了電路板的空間和器件引腳的數(shù)量，降低了成本。圖2為PCF8563與AT89S52單片機的接口電路，PCF8563的SCL與單片機的引腳P14連接；SDA與單片機的引腳P15連接，實現(xiàn)時間、日期等數(shù)據(jù)的讀取。

圖3為HS12864液晶顯示電路．配合單片機軟件程序的編制和調(diào)試，將PCF8563中的時鐘信息從P01～P07端口輸出到液晶顯示器，完成時間、日期等數(shù)據(jù)的顯示。

4 系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)軟件主要完成系統(tǒng)的初始化和系統(tǒng)控制，即：初始化晶體振蕩器、I／O端口、定時器及讀取PCF8563中的數(shù)據(jù)、液晶顯示程序等。在這期間掃描鍵盤，判斷是否有鍵按下，如果有鍵按下，執(zhí)行相應的操作。系統(tǒng)讀取PCF8563中數(shù)據(jù)的C語言程序如下：



5 結(jié)束語

介紹采用AT89S52單片機為主控器件的電子時鐘系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)。設計電子時鐘系統(tǒng)時選用PCF8563時鐘／日歷器件，由3．3 V直流電源供電，簡化了硬件電路，提高了系統(tǒng)可靠性，通過HS12864液晶顯示器能夠準確顯示時間。實際應用證明該電子時鐘操作簡單、準確性高、體積小、功耗低，且具有良好的抗干擾性能。