摘要： 介紹基于PCF8563設(shè)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(guān)鍵詞： PCF8563 I2C 倒計時系統(tǒng)

引言

倒計時系統(tǒng)的任務(wù)，就是對某一設(shè)定日期進行倒數(shù)，在顯示屏顯示當前距離設(shè)定日期的時間；廣泛應(yīng)用于重大的節(jié)日或活動，以增強人們的關(guān)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)正是針對這樣的要求而開發(fā)出來的。

1 總體設(shè)計方案

整個系統(tǒng)由時鐘芯片、中央處理單元、譯碼、驅(qū)動、顯示、鍵盤幾部分構(gòu)成，系統(tǒng)框圖如圖1所示。

2 硬件電路設(shè)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(nèi)部時鐘電路、內(nèi)部振蕩電路、內(nèi)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(shè)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；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(nèi)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(nèi)振蕩器。VDD與地之間國入1個1μF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的基準時間。

    2.2 顯示和鍵盤電路

譯碼、顯示、驅(qū)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(shè)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(qū)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(qū)動對應(yīng)共陰數(shù)碼管字段（a、b、c、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φ5 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(qū)動，采用大電流反相驅(qū)動器ULN2003（由7組NPN達林頓驅(qū)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(guān)電源串聯(lián)供電。



    鍵盤接口有4個鏈：1個設(shè)定/確認鍵、1個修改+1鍵、1個修改-1鍵、1個移位鍵。對應(yīng)秒、分、時、倒計時、星期，有5個LED。LED亮，表示對應(yīng)的秒或分或星期或倒計時數(shù)據(jù)可按修改鍵修改。設(shè)定/確認鍵，有兩種狀態(tài)：設(shè)定和確認。首先按下為設(shè)定時間狀態(tài)，再按下為確認狀態(tài)。將設(shè)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(shè)定時間狀態(tài)，首先次移位為秒位，對應(yīng)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(yīng)位的數(shù)據(jù)進行+1或-1操作。

3 軟件設(shè)計

PCF8563中共有16個寄存器，其中00～01H為控制寄存器，09～0CH為報警寄存器，0DH為時鐘輸出寄存器，0E～0FH為定時器功能寄存器，02～08H為秒～年時間寄存器。表1、表2列出了各寄存器概況及對應(yīng)的內(nèi)存地址和功能。

表1 寄存器概況