发布时间 : 星期六 文章基于单片机的温度巡检系统的设计更新完毕开始阅读
通讯中，由于SN75176的发送和接收都由同一器件完成，并且发送和接收使用同一物理链路，必须对控制信号进行切换。控制信号何时为高电平，何时为低电平，一般以单片机的TI，RI信号作参考。
发送时，检测TI是否建立起来，当TI为高电平后关闭发送功能转为接收功能。 接收时，检测RI是否建立起来，当RI为高电平后，接收完毕，又可以转为发送[23]。 在理论上虽然行得通，但在实际联调中却出现传输数据时对时错的现象。根据查证有关资料，并在联调中借助存储示波器反复测试，才发现一个值得注意的问题，我们可以查看单片机的时序：
图3.10 串行口模式3时序图
单片机在串行口发送数据时，只要将8位数据位传送完毕，TI标志即建立，但此时应发送的第九位数据位（若发送地址帧时）和停止位尚未发出。如果在这是关闭发送控制，势必造成发送帧数据不完整。如果单片机多机通讯采用较高的波特率，几条操作指令的延时就可能超过2位（或1位）数据的发送时间，问题或许不会出现。但是如果采用较低波特率，如9600，发送一位数据需100μs左右，单靠几条操作指令的延时远远不够，问题就明显地暴露出来。接收数据时也同样如此，单片机在接收完8个数据位后就建立起RI信号，但此时还未接收到第九位数据位（若接收地址帧时）和停止位。所以，接收端必须延时大于2位数据位的时间（1位数据位时间=1/波特率），再作应答，否则会发生总线冲突。
③总线上所连接的各单机的发送控制信号在时序上完全隔开。为了保证发送和接收信号的完整和正确，避免总线上信号的碰撞，对总线的使用权必须进行分配才能避免竞争，连接到总线上的单机，其发送控制信号在时间上要完全隔离。
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总之，发送和接收控制信号应该足够宽，以保证完整地接收一帧数据，任意两个单机的发送控制信号在时间上完全分开，避免总线争端。
3.5主控机部分 3.5.1 电路设计
主控机主要负责控制从机，包括设置从机信息和收集从机检测信号，然后将收集到的数据进行存储、分析、显示、打印，并能根据用户设置的报警阈值进行声光报警。这部分的硬件电路设计除了键盘、液晶、打印机等常规外设外，增加了一片24C04用来保存温度数据，另外，增加了一片日历时钟芯片PCF8563。
24C04是基于IC总线的串行EPROM，存储容量512个字节，它占用单片机资源很少，仅占用了两根I/O线，数据一旦写入可保存100年，避免了普通RAM掉电保护的麻烦，非常适合于各类仪器仪表和控制装置的参数保存。
主控机每个整点收集一次数据，并将数据保存到E2PROM。每个温度数据占用2个字节，这样，我们设计共保存24组历史数据，占用24?4?2?192个字节。当存满24组数据后，整点再次接收数据时，将最早保存的数据删除，其他数据依次前移为新数据空出位置。
PCF8563是低功耗的CMOS实时时钟/日历芯片，它提供一个可编程时钟输出，一个中断输出和掉电检测器，所有的地址和数据通过IC总线串行传递
这两部分电路设计原理图如下：
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图3.11 主机24C04与8563部分电路原理图
3.5.2 所用器件介绍
PCF8563：PCF8563是PHILIPS公司推出的一款工业级内含IC总线接口功能的具有极低功耗的多功能时钟/日历芯片。PCF8563的多功能报警功能，定时功能，时钟输出功能以及中断输出功能能完成各种复杂的定时服务，甚至为单片机提供看门狗功能。内部时钟电路，内部振荡电路，内部低电压检测电路（1.0V）以及两线制I2C总线通讯方式，不但使外围电
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路极其简洁，而且也增加了芯片的可靠性。同时每次写数据后，内嵌的字地址寄存器会自动产生增量。当然作为时钟芯片，PCF8563亦解决了2000年问题。因而，PCF8563是一款性价比极高的时钟芯片，它已被广泛用于电表，水表，气表，电话，传真机，便携式仪器以及电池供电的仪器仪表等产品领域。
PCF8563的特性：宽电压范围1.0~5.5V，复位电压标准值0.9V；超低功耗；可编程时钟输出频率为32.768KHz,1024Hz,32Hz,1Hz;四种报警功能和定时器功能；内含复位电路，振荡器电路和掉电检测电路；开路中断输出；400KHzI2C总线，其从地址：读，0A3H；写，0A2H。
PCF8563原理：PCF8563有16个8位寄存器；一个可自动增量的地址寄存器，一个内置32.768KHz的震荡器（带有一个内部集成的电容），一个分频器，一个可编程时钟输出，一个定时器，一个报警器，一个掉电检测器和一个400KHzI2C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。前两个寄存器（内存地址00H，01H）用于控制寄存器和状态寄存器内存地址02H~08H用于时钟计数器，地址09H~0CH用语报警寄存器（定义报警条件），地址0DH控制CLKOUT管脚的输出频率，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。
当一个RTC寄存器被读时，所有计数器的内容被锁存，因此，在传送条件下，可以禁止对时钟/日历的读错。
①报警功能模式
一个或多个报警寄存器MSB清0时，相应的报警条件有效，这样，一个报警将在每分钟至每星期范围内产生一次。设置报警标志位AF（控制/状态寄存器2的位3）用于产生中断，AF只可以用软件清除。
②定时器
8位的倒计数器（0FH）由定时器控制寄存器控制，定时器控制寄存器用于设定定时器的频率，以及设定定时器有效或无效。定时器从软件设置的8位二进制数倒计时，每次到计数结束，定时器设置标志位TF，定时器标志位TF只可以用软件清除，TF用于产生一个中断，每个到计数周期产生一个脉冲作为中断信号。TI/TP控制中断产生的条件。当读定时器时，返回当前到计数的数值。
③CLKOUT
管脚CLKOUT可以输出可编程的方波。CLKOUT频率寄存器决定方波的频率，CLKOUT可以输出321.7678KHz，1024，32，1Hz的方波。CLKOUT为开路输出管脚，上电时输出有效，无效时输出为高阻抗。
④复位
PCF8563包含一个片内复位电路，当振荡器停止工作时，复位电路开始工作。在复位状
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态下，I2C总线初始化，寄存器TF，VL，TD1，TD0，TESTC，AE被置逻辑1，其他的寄存器和地址指针被清0。
⑤掉电检测器和时钟监控
PCF8563内嵌掉电检测器，当VDD低于VLOW时，位VL被置1，用于指明可能产生不准确的时钟/日历信息，VL标志位只可以用软件清除，当VDD慢速降低达到VLOW时，标志位VL被置，这时可能会产生中断。
⑥EXT_CLK测试模式
测试模式用于在线测试，建立测试模式和控制RTC的操作。
测试模式由控制/状态寄存器1的位TEST1设定，这时CLKOUT管脚成为输入管脚。在测试模式状态下。通过CLKOUT管脚输入的频率信号代替片内的64Hz频率信号，每64个上升沿将产生1秒的时间增量。
注意：进入EXT_CLK测试模式时时钟不与片内64HZ时钟同步，也确定不出预分频的状态。
⑦电源复位（POR）替换模式
POR的持续时间直接也振荡器的起动时间有关。一种内嵌的长时间起动的电路可使POR失效，这样可使设备测试加速。
当进入替换模式时，芯片立即停止复位，操作通过IC总线进入EXT_CLK测试模式。设置TESTC逻辑0可消除替换模式，再次进入替换模式只有在设置TESTC为逻辑1后进行。在普通模式时设置TESTC为逻辑0没有意义，除非想阻止进入POR替换模式
⑧石英晶片频率调整
方法一 定值OSCI电容——计算所需的电容平均值，用此值的定值电容，通电后在CLKOUT管脚上测出的频率应为32.768KHZ，测出的频率值偏差取决于石英晶片，电容偏差和器件之间的偏差。平均偏差可达5分钟/年。
方法二 OSCI微调电容——可通过调整OSCI管脚的微调电容使振荡器频率达到精确值，这时可测出管脚CLKOUT上的32.768KHZ信号。
方法三 OSCI输出——直接测量管脚OSCI的输出。
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