摘 要： 介紹了由97C51單片機(jī)、MSM6242實(shí)時(shí)日歷/時(shí)鐘、X25165串行E2PROM等組成的多功能時(shí)間控制器。該時(shí)間控制器具有走時(shí)準(zhǔn)確、多路輸出、不受停電影響、操作方便、成本低等特點(diǎn)。并已通過(guò)軟件解決了千年問(wèn)題。
關(guān)鍵詞： 日歷 時(shí)鐘 時(shí)間控制 千年問(wèn)題
目前使用的時(shí)間控制器種類較多，如數(shù)字式、觸點(diǎn)式等，在應(yīng)用時(shí)有一定的局限性，有的功耗較大，停電后走時(shí)被復(fù)位，定時(shí)時(shí)間也需重新設(shè)定，有的定時(shí)精度差，且僅能提供一種輸出，輸出時(shí)段數(shù)較少。本文介紹用MSM6242作為實(shí)時(shí)時(shí)鐘、X25165存放定時(shí)數(shù)據(jù)、以97C51單片機(jī)作為處理核心組成的一種多功能時(shí)間控制器。
1 時(shí)間控制器的硬件組成
多功能時(shí)間控制器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
97C51是LG半導(dǎo)體公司推出的8位CMOS單片機(jī)產(chǎn)品，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MCS－51TM的指令組和引腳兼容，具有較寬的工作電壓范圍，高保密性，OTP型程序保存時(shí)間超過(guò)100年，其低廉的價(jià)格適合批量使用。
MSM6242是一個(gè)可直接與單片機(jī)總線連接的CMOS實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷芯片?？商峁┠?、月、日、時(shí)、分、秒等信息，可選擇在12/24小時(shí)兩種格式下運(yùn)行。當(dāng)主電源掉電時(shí)，可在低至2.0V的電壓下繼續(xù)運(yùn)行，維持電流小于10μA，可通過(guò)備用電池供電。
X25165把三種常用的功能：看門狗定時(shí)器、電源電壓監(jiān)視和串行E2PROM組合在一個(gè)芯片上，使用這種器件可降低系統(tǒng)成本，減少對(duì)電路板空間的要求，提高系統(tǒng)的可靠性。X25165的看門狗定時(shí)器的超時(shí)時(shí)間可通過(guò)編程選擇為200ms、600ms或1.4s，串行E2PROM的容量為2K×8Bit。
該系統(tǒng)設(shè)置有6位數(shù)碼顯示和相關(guān)的指示燈，通過(guò)單片機(jī)串行移位輸出對(duì)其進(jìn)行控制。設(shè)計(jì)有5個(gè)按鍵，用來(lái)進(jìn)行功能選擇、設(shè)置、修改、刪除等操作。
2 軟件設(shè)計(jì)
考慮到定時(shí)器的實(shí)際應(yīng)用，將其輸出設(shè)計(jì)為8路，各路獨(dú)立控制，定時(shí)的最小單位是分，定時(shí)范圍00:00～23:59。其中第1、2路設(shè)計(jì)為打鈴輸出，打鈴持續(xù)時(shí)間可調(diào)，并可選擇靜音時(shí)間；第3路設(shè)計(jì)為提醒輸出，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)驅(qū)動(dòng)輸出，將該時(shí)間自動(dòng)清除；其余各路均設(shè)計(jì)為區(qū)間控制。
圖2為主程序流程圖，圖3為定時(shí)中斷處理子程序。
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3 千年問(wèn)題的解決方案
MSM6242及MSM5832、MC146818等日歷/時(shí)鐘芯片，不能對(duì)星期進(jìn)行自動(dòng)校對(duì)，年分也均采用兩位BCD表示，故不可避免地存在千年問(wèn)題(Y2K)。目前國(guó)外雖有兼容Y2K的日歷/時(shí)鐘芯片問(wèn)世，但價(jià)格較高。
由于日歷在時(shí)間控制器中并不占重要的地位，因此在本系統(tǒng)中采用軟件的方式來(lái)解決MSM6242所存在的Y2K問(wèn)題，并對(duì)星期進(jìn)行自動(dòng)校正?？刂破髦械哪甏扔蒑SM6242提供，世紀(jì)數(shù)保存在E2PROM中。
閏年的判斷方法：當(dāng)不為00的年代被4整除時(shí)，則該年為閏年；當(dāng)年代為00時(shí)，若世紀(jì)數(shù)能被4整除，則該年也為閏年。閏年的2月為29天。
當(dāng)某一天的日期為(c×100+y)年m月d日時(shí)，這一天的星期數(shù)可用下式的余數(shù)確定：
式中，c為世紀(jì)數(shù)，y為年代，m為月，d為天。
上面的閏年及星期的判斷由程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)對(duì)日期進(jìn)行修改時(shí)，由程序?qū)斎肴掌诘暮侠硇赃M(jìn)行判斷，年的范圍為1600～2699年，月為1～12，大月為31天，小月為30天，平月為28天，閏月為29天，星期數(shù)由程序根據(jù)合理輸入的日期自動(dòng)計(jì)算。正常運(yùn)行時(shí)，由程序?qū)﹂c月進(jìn)行監(jiān)測(cè)和處理。
4 多功能時(shí)間控制器的功能
通過(guò)硬件和軟件方面的設(shè)計(jì)，該時(shí)間控制器具有以下功能：
(1) 可由鍵盤操作選擇顯示時(shí)間(時(shí)：分：秒)、日期(月.日_星期)，公元紀(jì)年，以及查看各路已設(shè)定的時(shí)間。
(2)對(duì)日期、時(shí)間進(jìn)行修改，對(duì)各路獨(dú)立進(jìn)行設(shè)定、修改和刪除。
(3)打鈴持續(xù)時(shí)間可通過(guò)鍵盤操作在1～59秒內(nèi)改變，可選擇一星期中的任意0～2天進(jìn)行靜音控制，即停止打鈴輸出。
(4)由內(nèi)置蜂鳴器提供提醒服務(wù)，時(shí)間持續(xù)半小時(shí)，可通過(guò)按任意鍵終止，提醒結(jié)束后該時(shí)間自動(dòng)清除。
(5)區(qū)間控制可按區(qū)間接通或區(qū)間斷開(kāi)設(shè)置。
經(jīng)2年多的使用表明，該時(shí)間控制器走時(shí)準(zhǔn)確(月誤差±10秒)，控制可靠。
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