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I2C串行芯片X1288及其在電子電能表中的應(yīng)用
摘要：介紹了一種基于I2C總線接口的多功能串行芯片X1288的性能特點和工作原理,給出了X1288在電子電能表設(shè)計中的應(yīng)用方法，同時給出了X1288和AT89C52的連接電路。實際應(yīng)用表明：X1288能簡化電路設(shè)計并可提高硬件的工作效率。１ 引言
Ｘ１２８８是美國Ｘｉｃｏｒ公司生產(chǎn)的一種集Ｅ２ＰＲＯＭ、實時時鐘、日歷、ＣＰＵ監(jiān)控和兩路報警于一體的多功能集成電路芯片。Ｘ１２８８的時鐘采用一種價格低廉的３２．７６８ｋＨｚ晶振，具有百分秒、秒、分、時、日、月、年及星期信息，并可設(shè)定兩個報警時間，其時鐘和報警寄存器的雙通道結(jié)構(gòu)使得它能在讀寫數(shù)據(jù)時仍保持時鐘的準(zhǔn)確性。此外，Ｘ１２８８還可提供３２ｋ字節(jié)的Ｅ２ＰＲＯＭ陣列，并具有電源和ＣＰＵ監(jiān)控功能。
Ｘ１２８８串行芯片一般采用Ｉ２Ｃ總線來實現(xiàn)與主控制器的數(shù)據(jù)交換。Ｉ２Ｃ是由Ｐｈｉｌｉｐｓ公司開發(fā)的一種用于內(nèi)部ＩＣ控制的雙向二線串行總線，通過該總線可很好地解決現(xiàn)代電子系統(tǒng)中眾多ＩＣ之間，及ＩＣ與外界的通信需要，并可大大簡化電路設(shè)計，提高硬件電路的工作效率。
２ Ｘ１２８８的引腳定義
Ｘ１２８８芯片具有１６腳ＳＯＩＣ或１４腳ＴＳＳＯＰ小體積封裝形式。圖１為１４腳ＴＳＳＯＰ封裝的引腳示意圖，各引腳的定義如下：
Ｘ１、Ｘ２：這兩個引腳可分別用作片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸入和輸出端。應(yīng)用時需外接一個３２．７６８ｋＨｚ的石英晶體，其作用是為系統(tǒng)時鐘／振蕩器提供時間基準(zhǔn)。
ＲＥＳＥＴ：復(fù)位信號輸出端。當(dāng)看門狗超時或電壓跌落到固定的ＶＴＲＩＰ門限時，此引腳將向主處理器發(fā)送一個低電平有效的漏極開路輸出信號，以使電路系統(tǒng)快速復(fù)位。
ＳＤＡ：串行數(shù)據(jù)端，為漏極開路輸出的雙向引腳，用于數(shù)據(jù)的輸入輸出。實際應(yīng)用時需接上拉電阻，并應(yīng)與其它漏極或集電極開路輸出端線相或。該端的輸入緩沖器總是處于激活狀態(tài)，輸出電路可通過一個斜率控制的下拉控制輸出信號的下降時間。設(shè)計時通常把電路設(shè)計成４００ｋＨｚ的二線接口。
ＳＣＬ：串行時鐘端口。
ＰＨＺ／ＩＲＱ：可編程頻率／中斷輸出端。當(dāng)編程為頻率輸出時，該端接到內(nèi)部振蕩器的輸出腳，以輸出頻率為３２．７６８ｋＨｚ、４０９６Ｈｚ或１Ｈｚ的信號，也可以無信號輸出。當(dāng)編程為中斷輸出時，該端可在報警發(fā)生時激活，以向主機請求中斷。
ＶＢＡＣＫ：備用電源輸入端。當(dāng)ＶＣＣ小于ＶＢＡＣＫ－０．２Ｖ時，電源控制電路將切換至ＶＢＡＣＫ供電；而當(dāng)ＶＣＣ超過ＶＢＡＣＫ時，又會自動切回ＶＣＣ供電方式，圖２所示是其電源控制過程示意圖。
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Ｘ１２２８中的時鐘／控制寄存器（ＣＣＲ）位于從Ｅ２ＰＲＯＭ陣列中分離出來的一個區(qū)域，地址位于[０００]０ｈ～[００３]Ｆｈ之間。ＣＣＲ一般被分成５段，可分別用于狀態(tài)寄存器（１字節(jié)）、實時時鐘（８字節(jié)）、控制寄存器（４字節(jié)）、報警寄存器１和報警寄存器０（各８字節(jié)）。
３.１ 狀態(tài)寄存器（ＳＲ）
狀態(tài)寄存器是易失性的，其地址是００３Ｆｈ。表１所列是其命令格式，各命令字的具體含義如下：
表1 狀態(tài)寄存器（SR）
ＢＡＴ：后備電源標(biāo)志位。當(dāng)ＢＡＴ為“１”時，表明器件在使用后備電源。
ＡＬ１、ＡＬ０：報警選擇位。Ｘ１２８８中有兩個報警寄存器，若其中的某一報警時間與實時時鐘相同時，相應(yīng)的ＡＬ１或ＡＬ０位將變?yōu)椤埃薄�；�?dāng)讀取ＳＲ的值后，該位又變?yōu)椤埃啊薄?/P>
ＲＷＥＬ：時鐘／控制寄存器（ＣＣＲ）寫入控制位。對ＣＣＲ進行寫操作時，必須先使該位為“１”。
ＷＥＬ：ＣＣＲ和Ｅ２ＰＲＯＭ的寫入控制位。在對ＣＣＲ和Ｅ２ＰＲＯＭ進行寫操作時，必須先使該位為“１”。同理，如果要寫入時鐘和控制寄存器，也必須先寫“０２ｈ”至ＳＲ（使ＲＷＥＬ為“１”），再寫“０６ｈ” （使ＷＥＬ為“１”）。
ＲＴＣＦ：掉電標(biāo)志位。當(dāng)全部電源（包括ＶＣＣ和ＶＢＡＣＫ）失效后，該位變?yōu)?“１”；而在系統(tǒng)再次上電后，如果要對ＲＴＣ進行第一次有效寫操作，則應(yīng)首先將使該位為“０”。
需要說明的是，雖然ＳＲ中的第３、４位沒有使用，但這些位必須置“０”。
圖4
３.２ 實時時鐘（ＲＴＣ）
實時時鐘寄存器的地址００３０ｈ～００３７ｈ分別對應(yīng)秒、分、時、日、月、年、星期和百分秒，并采用ＢＣＤ碼表示。通過啟動一條讀命令并確定相應(yīng)的地址，即可讀取時間信息。因為時鐘是連續(xù)運行的，而每次讀操作都需要一定的時間，這就有可能在讀操作過程中使時間發(fā)生改變。本器件是由讀命令將時間鎖存在分立的鎖存器中，因而可以避免讀操作過程中時間發(fā)生變化。當(dāng)一次讀出并不是由讀操作引起時，系統(tǒng)將發(fā)出報警。
可以通過向ＲＴＣ寄存器中寫入數(shù)據(jù)來設(shè)定時間和日期。通過一次不完全連續(xù)的寫操作可避免改變當(dāng)前時間，在ＲＴＣ數(shù)據(jù)輸入字節(jié)之前的ＡＣＫ位時，時鐘的下降沿會將當(dāng)前的時間值裝載到分立的緩沖器中，以使時鐘繼續(xù)運行。而此時新的串行輸入數(shù)據(jù)將取代緩沖器的值。當(dāng)有效的寫操作結(jié)束后，系統(tǒng)產(chǎn)生停止位時，這個新值才被裝載到ＲＴＣ寄存器中。向ＲＴＣ寫入單個字節(jié)并不對其它字節(jié)的數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。
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