PCF8563在电子时钟设计中的应用

　　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 32.768 Hz 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 0DH 控制 CLKOUT 引脚的输出频率，地址 0EH和 0FH 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， 与工业 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，使其为多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超高效的解决方案[1]。

　　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[2]。 单片机与 PCF8563 之间双向传送数据，最高传送速率为 100 Kb/s。 I2C 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[3]，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]。