基于HYM8563的80C51系列单片机低功耗系统设计
发布时间：2010-8-5 15:43
发布者：lavida
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在许多特殊场合，如野外、无人值守的监测站、井下、空中等，单片机系统往往只能采用电池供电。因此，如何最大限度地降低系统的功耗成了人们十分关注的问题。在多数情况下，单片机并不需要连续工作，例如定时采样系统及监视系统等，其时间间隔有时长达数分钟到数天。因此，笔者采用I?2C实时时钟芯片HYM8563与89C51设计了一种低功耗系统。 1 实时时钟HYM8563 HYM8563是一款由武汉昊昱微电子有限公司生产的低功耗CMOS串行I2C实时时钟/日历芯片，图1为其内部结构方框图，图2为其管脚定义和典型应用的接线图，表1为各管脚功能。  HYM8563提供可编程的时钟输出、定时器、报警器、中断输出和掉电检测器，所有的地址和数据都通过I2C总线接口串行传递。最大总线速度为400kbits/s，工作电压范围为1.0～5.5V，休眠电流的典型值为0.25μA。由于HYM8563的中断输出及时钟输出均为开漏输出，所以要外接上拉电阻(图2)。  HYM8563内部有16个可寻址的8位并行寄存器(参见表2)，前两个寄存器用作控制寄存器和状态寄存器，02H～08H用于时钟计数器(秒到年计数器)，09H～0CH用于报警寄存器(定义报警条件)，0DH用于控制CLKOUT管脚的输出频率，0EH和0FH分别用作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、日报警寄存器的编码格式为BCD 码，星期和星期报警寄存器不以BCD格式编码。 0FH为倒计数定时器寄存器，受定时器控制寄存器(0EH)控制，TD1、TD0用于设定定时器的频率(4096Hz，64Hz，1Hz或1/60Hz)，这样可以设定不同时间间隔的定时值。TE设定定时器开或关。当倒计数值计为0时TF位置1。  TIE＝1为定时中断允许控制位，TI/TP=0为中断信号低电平/脉冲方式选择。 HYM8563共有四种报警方式，分别为小时报警(每小时的同一分钟时刻报警)、日报警(每天的同一小时时刻报警)、月报警(每月的同一天时刻报警)和星期报警(每星期的同一天时刻报警)。HYM8563可在一个或多个报警寄存器写入合法的分钟、小时、日或星期数值并将它们相应的AE(Alarm Enable)位置0，当这些数值与当前的分钟、小时、日或星期数值相等，发生报警，标志位AF被置1。 若要使HYM8563每隔一定时间产生一次中断，则可使用定时器。置TE＝0，在0EH中设定定时器的频率，在0FH中置入定时间隔。同时设定TIE＝1，TI/TP=0，这样，当报警器报警(或定时器倒计数结束)时，将设置中断申请标志位AF(或TF)，并在 脚产生一个低电平作为中断信号。中断申请标志位AF和TF只能用软件清除。当读定时器时，返回当前倒计数的数值。 HYM8563采用的是串行I2C总线接口，通过两条线SDA和SCL在不同的芯片和模块间传递信息。SDA为串行数据线，SCL为串行时钟线，两条线都必须用上拉电阻与正电源相连。数据只在总线不忙时才可传送。 2 单片机控制电路  单片机可选用低损耗、高性能、CMOS八位微处理器80C51系列(图中以AT89C52为例)。HYM8563的SDA和SCL与89C52的2个引脚连接，通过编程进行I2C通信。R1、R2、R3为上拉电阻，S1为手动复位开关，S2为允许唤醒单片机的按键。如有多个被允许的唤醒按键，可用多输入端与门相与。HYM8563的 脚与允许的唤醒按键相与后连接到IC3A。IC3A(74LS123)为单稳态触发器，只要A脚有一低电平信号(边沿触发)输入，就会在Q端产生一高电平输出，高电平的宽度由R6和C5决定。当唤醒按键按下时，或者HYM8563警报器、定时器引起脚产生低电平时，都会在IC4A的输出端产生低电平。该低电平触发IC3A产生具有一定宽度的高电平，最终引起单片机复位，唤醒进入掉电的单片机。 3 软件部分的设计  图3为系统电路图。  图4是主程序框图。 由于单片机复位时，其电源引脚的电压仍然保持不变，故单片机的片内RAM的内容不会丢失。因此我们可以通过软件置片内某一RAM(如30H)为某一特定值来区分是电源第一次通电时的启动复位还是由HYM8563和唤醒按键引起的复位。若是由HYM8563中的报警器报警或定时器定时时间到引起的复位，我们可以通过访问HYM8563中01H，判断AF或TF是否为1来判断是何种原因引起的中断，并进行相应的处理。另外，一般按键时间都比较长，故单片机在复位后仍可通过扫描键盘来判断是否有唤醒按键按下并进行键处理。之后必须置HYM8563的AF或TF为0，TI/P=0,并设置选用报警器或定时器及相关值，以便HYM8563进行下次中断。89C52在处理完有关程序后，进入掉电状态，等待下一次复位。 4 结论 以上介绍了应用实时时钟芯片HYM8563构成低功耗单片机应用系统的方法，HYM8563只占用了单片机的2根引脚，尚有30根I/O引脚可以根据实际的需要在系统中扩展接口电路。这种系统的节电效果与掉电时间的长短有关，时间越长，效果越显著。 |
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