實用技術(shù)雜談 2010-05-08 08:25:50 閱讀993 評論0 字號：大中小 訂閱
0 引言
電壓監(jiān)測統(tǒng)計儀是一種在線監(jiān)測電網(wǎng)電壓質(zhì)量、統(tǒng)計每分鐘瞬時電壓、每分鐘最大電壓、每分鐘最小電壓以及平均電壓、電壓合格率、電壓超上限率、電壓超下限率等功能的儀表。從以上功能可得出，電壓監(jiān)測統(tǒng)計儀除了測量電壓精度這一因素外，還有一重要因素就是時間的準(zhǔn)確性。利用PCF8583串行時鐘芯片成功的應(yīng)用在電壓監(jiān)測儀校驗裝置中，既實現(xiàn)了電壓的可程控信號輸出，從而可測量電壓監(jiān)測統(tǒng)計儀的電壓精度指標(biāo)，又實現(xiàn)了一個標(biāo)準(zhǔn)時鐘，從而可對電壓監(jiān)測統(tǒng)計儀的時間進行比對，實現(xiàn)校準(zhǔn)。
1 PCF8583的基本功能特點
PCF8583是飛利浦公司推出的I2C總線接口實時時鐘芯片，它可獨立于CPU工作，不受CPU主晶振及共電容的影響，且計時準(zhǔn)確。具有4年日歷時鐘，12或24小時格式，時基可用32.768KHz或50Hz,帶可編程的鬧鐘,定時和中斷功能的日歷時鐘芯片。芯片具有體積小、硬件連線少、帶有256字節(jié)的靜態(tài)RAM等特點。對于PCF8583在電壓監(jiān)測儀校驗裝置中的應(yīng)用，主要是用它的實時時鐘計數(shù)功能，以及標(biāo)準(zhǔn)脈沖輸出功能。
2 PCF8583的寄存器結(jié)構(gòu)
在時鐘方式下，PCF8583中的寄存器結(jié)構(gòu)地址分配為：00H～07H為時間寄存器地址編碼； 08H～0FH為定時器起鬧寄存器地址編碼，作起鬧時間或通用RAM之用；10H～FFH為通用靜態(tài)RAM。其中00H為控制狀態(tài)寄存器，01H為 1/100秒寄存器，02H為秒寄存器，03H為分寄存器，04H為時寄存器，05H為年/日寄存器，06H為星期/月寄存器，07H為定時寄存器。有關(guān)控制寄存器、時寄存器、年/日寄存器、星期/月寄存器的內(nèi)部格式詳述如下：
數(shù)據(jù)格式為：
⑴ 控制寄存器（00H）
D7位：計數(shù)、停止計數(shù)位。D7=0，啟動對脈沖計數(shù)；D7=1，停止計數(shù)。
D6位：保持最新計數(shù)位。D6=0，計數(shù)；D6=1，保持和存儲最新計數(shù)值到捕捉寄存器中。
D5D4位：功能方式選擇位。D5D4=00，選擇32.768KHz時鐘方式。
D5D4=01，選擇50Hz時鐘方式。
D5D4=10，事件計數(shù)方式。
D5D4=11，測試方式。
D3位：標(biāo)志位。D3=0，讀05H、06HRAM單元時不屏蔽。
D3=1，對05H、06HRAM單元只讀出月、日計數(shù)值。
D2位：起鬧使能位。D2=0，不能起鬧；D2=0，允許起鬧寄存器使能。
D1位：起鬧標(biāo)志位。D1=0，占空比為50%的分標(biāo)志 。
D0位：定時器標(biāo)志位。D0=0，占空比為50%的秒標(biāo)志 。
⑵ 時寄存器（04H）
D7位：計時格式。D7=0，24小時制，AM、PM標(biāo)志不變。
D7=1，12小時制，AM、PM標(biāo)志更新。
D6位：上午（AM）、下午（PM）標(biāo)志。D6=0，AM；D6=1，PM。
D5D4位：鐘點十位（二進制0～2）。
D3D2D1D0位：鐘點個位（BCD碼）。
⑶ 年/日寄存器（05H）
D7D6位：年份（二進制0～3）。
D5D4位：日期十位（二進制0～3）。
D3D2D1D0位：日期個位（BCD碼0～9）。
⑷ 星期/月寄存器（06H）
D7D6D5位：星期（二進制0～6）。
D4位：月份十位（ 0～1）。
D3D2D1D0位：月份個位（BCD碼0～9）。
3 硬件接口電路
PCF8583作為I2C總線接口芯片，采用二線通信傳輸方式。即主要通過時鐘線SCL和數(shù)據(jù)線SDA進行雙向傳輸。由于I2C總線是同步串行數(shù)據(jù)傳輸總線，其內(nèi)部為雙向傳輸電路，端口輸出為開漏結(jié)構(gòu)，故總線上必須有上拉電阻，通常可取5～10KΩ。PCF8583與AT89C52單片機的硬件接口電路如圖1所示。采用了內(nèi)帶恒溫槽、高穩(wěn)定度的DS32KHz標(biāo)準(zhǔn)晶體振器，代替了使用32.768KHz普通晶振的方案。雖然這二種方案都能產(chǎn)生 PCF8583時鐘芯片所需要的頻率，但是利用DS32KHz產(chǎn)生的晶振頻率精度為±1分鐘/年。而PCF8583時鐘芯片時間的準(zhǔn)確性完全取決于晶振頻率的準(zhǔn)確穩(wěn)定性。因此，經(jīng)過圖1電路改進后的方案確保了電壓監(jiān)測儀校驗裝置的時間標(biāo)準(zhǔn)，同時還可把32.768KHz頻率輸出，作為利用比較法校驗電壓監(jiān)測統(tǒng)計儀的標(biāo)準(zhǔn)脈沖。由于考慮到PCF8583內(nèi)部不帶鋰離子電池，故外帶鋰離子電池來保證PCF8583的時鐘供電。圖1中R1和R2為I2C總線所需要的上拉電阻。P1.4口作為發(fā)送時鐘信號，P1.5口作為發(fā)送或接收數(shù)據(jù)信號。
⑵ PCF8583 讀操作格式
PCF8583 讀操作格式如下所示，先寫入要讀出的n個字節(jié)數(shù)據(jù)存入指定單元首地址（word address）開始的RAM單元中，然后才開始讀數(shù)據(jù)，其中slave address2為PCF8583器件讀地址。
