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1、引言

    目前，單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)遍及幾乎所有的領(lǐng)域。在單片機(jī)應(yīng)用中，在許多特殊場(chǎng)合，如野外、無(wú)人值守的監(jiān)測(cè)站、井下、空中等，單片機(jī)系統(tǒng)往往只能采用電池供電。因此，如何最大限度地降低系統(tǒng)的功耗成了人們十分關(guān)注的問(wèn)題。在多數(shù)情況下，單片機(jī)并不需要連續(xù)工作，往往有一定的時(shí)間間隔。例如定時(shí)采樣系統(tǒng)及監(jiān)視系統(tǒng)等，其時(shí)間間隔有時(shí)長(zhǎng)達(dá)數(shù)分鐘到數(shù)天。在這些單片機(jī)系統(tǒng)中，由于要進(jìn)行一些與時(shí)間有關(guān)的控制,若使用單片機(jī)進(jìn)行計(jì)時(shí)，則天長(zhǎng)日久會(huì)引起較大的誤差。因此，筆者采用I2C實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片HYM8563與89C51構(gòu)成低功耗系統(tǒng)。

2、實(shí)時(shí)時(shí)鐘HYM8563

    HYM8563[1]是一款由武漢昊昱微電子有限公司生產(chǎn)的低功耗CMOS串行I2C實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷芯片，圖1為其內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖，圖2為其管腳圖，表1為各管腳功能。

管腳序號(hào) 符號(hào) 功能描述 管腳序號(hào) 符號(hào) 功能描述
1 OSCI 振蕩器輸入 5 SDA 串行數(shù)據(jù)I/O
2 OSC0 振蕩器輸出 6 SCL 串行時(shí)鐘輸入
3   中斷輸出（開(kāi)漏） 7 CLKOUT 時(shí)鐘輸入（開(kāi)漏）
4 Vss 地 8 VDD 正電源

    HYM8563提供可編程的時(shí)鐘輸出、定時(shí)器、報(bào)警器、中斷輸出和掉電檢測(cè)器，所有的地址和數(shù)據(jù)都通過(guò)I2C總線接口串行傳遞。最大總線速度為 400Kbits/s，工作電壓范圍寬：1.0～5.5V，低休眠電流：典型值為 0.25μA。由于HYM8563的中斷輸出及時(shí)鐘輸出均為開(kāi)漏輸出，所以要外接上拉電阻。圖3為HYM8563的典型應(yīng)用電路圖。
    HYM8563內(nèi)部有16個(gè)可尋址的8位并行寄存器（參見(jiàn)表1），前兩個(gè)寄存器用作控制寄存器和狀態(tài)寄存器，02H～08H用于時(shí)鐘計(jì)數(shù)器（秒到年計(jì)數(shù)器），09H～0CH用于報(bào)警寄存器（定義報(bào)警條件），0DH用于控制CLKOUT管腳的輸出頻率，0EH和0FH分別用作定時(shí)器控制寄存器和定時(shí)器寄存器。秒、分鐘、小時(shí)、日、月、年、分鐘報(bào)警、小時(shí)報(bào)警、日?qǐng)?bào)警寄存器的編碼格式為 BCD 碼，星期和星期報(bào)警寄存器不以BCD格式編碼。
    0FH為倒計(jì)數(shù)定時(shí)器寄存器，受定時(shí)器控制寄存器（0EH）控制，TD1、TD0用于設(shè)定定時(shí)器的頻率（4096Hz，64Hz，1Hz或1/60Hz），這樣可以設(shè)定不同時(shí)間間隔的定時(shí)值。TE可設(shè)定定時(shí)器開(kāi)或關(guān)。當(dāng)?shù)褂?jì)數(shù)值計(jì)為0時(shí)TF位置1。
TIE＝1為定時(shí)中斷允許控制位，TI/TP=0為中斷信號(hào)低電平/脈沖方式選擇。
    HYM8563共有四種報(bào)警方式分別為小時(shí)報(bào)警（每小時(shí)的同一分鐘時(shí)刻報(bào)警）、日?qǐng)?bào)警（每天的同一小時(shí)時(shí)刻報(bào)警）、月報(bào)警（每月的同一天時(shí)刻報(bào)警）和星期報(bào)警（每星期的同一天時(shí)刻報(bào)警）。HYM8563可在一個(gè)或多個(gè)報(bào)警寄存器寫入合法的分鐘、小時(shí)、日或星期數(shù)值并將它們相應(yīng)的AE（Alarm Enable）位置0，當(dāng)這些數(shù)值與當(dāng)前的分鐘、小時(shí)、日或星期數(shù)值相等，發(fā)生報(bào)警，標(biāo)志位AF被置1。
    若要使HYM8563每隔一定時(shí)間產(chǎn)生一次中斷，則可使用定時(shí)器。置TE＝0，在0EH中設(shè)定定時(shí)器的頻率，在0FH中置入定時(shí)間隔。同時(shí)還要設(shè)定TIE＝1，TI/TP=0，這樣，當(dāng)報(bào)警器報(bào)警（或定時(shí)器倒計(jì)數(shù)結(jié)束）時(shí)，將設(shè)置中斷申請(qǐng)標(biāo)志位AF（或TF），并在腳產(chǎn)生一個(gè)低電平作為中斷信號(hào)。中斷申請(qǐng)標(biāo)志位AF和TF只能用軟件清除。當(dāng)讀定時(shí)器時(shí)，返回當(dāng)前倒計(jì)數(shù)的數(shù)值。
表2　HYM8563內(nèi)部寄存器

    HYM8563 采用的是串行I2C總線接口，通過(guò)兩條線SDA和SCL在不同的芯片和模塊間傳遞信息。SDA為串行數(shù)據(jù)線，SCL為串行時(shí)鐘線，兩條線必須用一個(gè)上拉電阻與正電源相連。數(shù)據(jù)只在總線不忙時(shí)才可傳送。有關(guān)HYM8563的詳細(xì)資料和與89C52之間的I2C通信程序詳見(jiàn)該公司網(wǎng)站。

3、單片機(jī)控制電路

    圖4為系統(tǒng)電路圖。單片機(jī)可選用低損耗、高性能、CMOS八位微處理器80C31系列（圖中以AT89C52為例）。HYM8563的SDA和SCL與80C31的2個(gè)引腳連接，通過(guò)編程進(jìn)行I2C通信。R1、R2、R3為上拉電阻，S1為手動(dòng)復(fù)位開(kāi)關(guān)，S2為允許喚醒單片機(jī)的按鍵。如有多個(gè)被允許的喚醒按鍵，可用多輸入端與門相與。HYM8563的腳與允許的喚醒按鍵相與后連接到IC3A。IC3A（74LS123）為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，只要A腳有一低電平信號(hào)（邊沿觸發(fā)）輸入，就會(huì)在Q端產(chǎn)生一高電平輸出，高電平的寬度由R6和C4決定。當(dāng)喚醒按鍵按下時(shí)，或者HYM8563的的警報(bào)器、定時(shí)器引起腳產(chǎn)生低電平時(shí)，都會(huì)在IC4A的輸出端產(chǎn)生低電平。該低電平觸發(fā)IC3A產(chǎn)生具有一定寬度的高電平，最終引起單片機(jī)復(fù)位，喚醒進(jìn)入掉電的單片機(jī)。

5、結(jié)論：

    以上介紹了應(yīng)用實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片HYM8563構(gòu)成低功耗單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的方法，HYM8563只占用了單片機(jī)的2根引腳，其他引腳可以根據(jù)實(shí)際的需要在系統(tǒng)中擴(kuò)展接口電路。這種系統(tǒng)的節(jié)電效果與掉電時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān)，時(shí)間越長(zhǎng)，效果越顯著。