摘要

文中介绍了PCF8563的结构、功能及工作原理。结合其在8051系统中的应用实例，给出了PCF8563与8051单片机的硬件接口电路和C语言软件编程程序。

关键词

I2C总线串行接口PCF8563BCD码 C语言

PCF8563简介

PCF8563是PHILIPS公司生产的低功耗CMOS实时时钟/日历芯片，芯片最大总线速度为400kbits/s，每次读写数据后，其内嵌的字地址寄存器器会自动产生增量。PCF8563可广泛应用于移动电话、便携仪器、传真机、电池电源等产品中。

PCF8563的引脚排列，各引脚功能说明如表1所列。

PCF8563有16个8位寄存器，其中包括：可自动增量的地址寄存器、内置32.768kHz的振荡器（带有一个内部集成电容）、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400kHz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。当一个RTC寄存器被读时，所有计数器的内容将被锁存，因此，在传送条件下，可以禁止对时钟/日历芯片的错读。表2、表3所列为各寄存器概况及对应的内存地址和功能，同时列出了它们的BCD格式编码。表中“——”表示无效位，“0”表示此位应置逻辑。表3中的世纪位C=0指定世纪数为20XX，C=1指定世纪数为19XX。当年寄存器中的99变00时，世纪位才会改变。

其主要特性有：

1、宽电压范围 1.0~5.5V， 复位电压标准值Vlow=0.9V。

2、超低功耗：典型值为 0.25uA (VDD=3.0V,Tamb=25℃)。

3、可编程时钟输出频率为：32.768KHz 、1024Hz 、32Hz 、1Hz。

4、四种报警功能和定时器功能。

5、内含复位电路、振荡器电容和掉电检测电路。

6、开漏中断输出。

7、400kHz I2C总线(VDD=1.8~5.5V)，其从地址读 0A3H;写 0A2H。

外围器件PCF8563I2C实时时钟/日历芯片

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的振荡器（带有一个内部集成的电容）一个分频器（用于给实时时钟RTC 提供源时钟）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 400KHz 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（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 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。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芯片的错读。

pcf8563寄存器概况

地址 寄存器名称 Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 00H 控制/状态寄存器1 TEST 0 STOP 0 TESTC 0 0 0 01H 控制/状态寄存器2 0 0 0 TI/TP AF TF AIE TIE 0DH CLKOUT频率寄存器 FE — — — — — FD1 FD0 0EH定时器控制寄存器 TE — — — — — TD1 TD0 0FH 定时器倒计数数值寄存器 定时器倒计数数值

pcf8563BCD寄存器

1.地址寄存器名称 Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0。

02H 秒：VL 00～59BCD码格式数

03H 分：00～59BCD码格式数

04H 时：00～23BCD码格式数

05H 日：01～31BCD码格式数

06H 星期：0～6

07H 月/世纪：C - - 01～12BCD码格式数

08H 年：00～99BCD码格式数

09H分钟报警：AE - 00～59BCD码格式数

0AH小时报警：AE - 00～23BCD码格式数

0BH 日报警： AE -01～31BCD码格式数

0CH 星期报警：AE - 0～6

2.开始和停止

STOP和START状态之间总线空置，数据线（SDA）和时钟线（SCL）保持在高电平。SCL高电平时SDA下降沿，为启动条件（S）；SCL高电平时SDA上升沿为停止条件（P），参见图1。

3. 位传送

每个时钟脉冲传送一个数据位，SDA线上的数据在时钟脉冲高电平时应保持稳定，否则将成为控制信号。

4.标志位

在START和STOP之间，发射器发送给接收器的数据数量没有限制。在每个8位字节后加一个标志位，发射器便产生一个高电平的标志位，这时主设备产生一个附加标志位时钟脉冲。

“从接收器”必须在接收到每个字节后产生一个标志位，“主接收器”也必须在接收“从发射器”传送的每个字节后产生一个标志位。

在标志位时钟脉冲出现时，SDA线应保持低电平（应考虑起动和保持时间）。

发射器应在从设备接收到最后一个字节时变为低电平，而使接收器产生标志位，这时主设备即可产生停止条件。

5. I2C总线协议

用I2C总线传递数据前，接收的设备应先标明地址，在I2C总线起动后，这个地址与第一个传送字节一起被传送出去。PCF8563可以作为一个从接收器或从传送器，此时的时钟信号线SCL只能输入信号线，数据信号线SDA则为一条双向信号线。PCF8563的从地址。

PCF8563的具体应用电路图，对图中石英晶片频率的调整，笔者给出3种可行性方法，供参考： 方法1：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本身，电容偏差和器件之间的偏差平均为±5×10 -6。平均偏差可达5分钟/年。 方法2：OSCI微调电容。可通过调整OSCI管脚的微调电容式振荡器的频率来获得更高的精度，此时可测出通电时管脚CLKOUT上的信号频率为32.768kHz。 方法3：OSCI输出。直接测量管脚OSCI的输出。

以下的C语言源程序是用8051单片机的普通I/O口（如P0.0/P0.4）模拟实现PCF8563的I2C时钟/日历芯片的操作，有字节写/读两种状态。程序中从地址的读地址为0A3H，写地址为0A2H.所发送的数据字节为9个，发送的初始数据在rom_sed[9]中，rom_sed[9]定义了寄存器中当前发送的值：控制/状态寄存器1为0，控制/状态寄存器2为0，秒寄存器为0，分钟寄存器55，小时寄存器为23，日寄存器为31，星期寄存器为6，月/世纪寄存器为0x12，年寄存器为0x99（即1999年12月31日23点55分0秒），当程序运行一段时间（5分钟）后，从地址寄存器02H开始读数据，数据存放在rom_rec7中，发现变量rom_rec7变为2000年1月1日0点0分。若外转帐电路有显示，则时间可以显示在面板上。

#include

#define byte unsignedchar sbit scl=0x81; //定义串行I/O口

sbit sda=0x80;

idata byte rom_sed[9];

idata byte rom_rec[7];

idata byte j,k;

bit flag,flag1;

void delay(void)//延时子程序

{

data byte i;

for(i=0;i<6;i );

}

void I_start(void)//发送I2C总线起始条件子程序

{sda=1; ;

scl=1;

delay();

sda=0;

delay();

scl=0; ;

}

void I_stop(void) //I2C总线停止条件子程序

{

sda=0; ;

scl=1;

delay();

sda=1;

delay();

}

bit I_send(byte I_data) //字节数据传送子程序

{

data byte i;

for(i=0,i<8;i )

{

sda-(bit)(I_data&0x80);

I_data=I_data<<1; ;

scl=1;

delay();

scl=0; } ;;

sda=1; ;; //readyfor receiving ACK

bit scl=1; ;; //start receiving ack

bit flag=0;

if(sda= =0)

flag=0;

else flag=1; //

return(～I_clock());

scl=0;return(flag);

}

byte I_receive(void) //字节数据接收子程序

{

data byte i;

byteI_data=0;

sda=1;

for(i=0;I<8;i )

{

I_data*=2; ;

scl=0;

delay();

scl=1;

;; if(sda= =1)I_data ; ;;

}

scl=0; ;;; sda=0;

if(flag1==0)

{

;;scl=1;

delay();

scl=0;

} //not last receic_byte ACK

else

{

sda=1;;;scl=1;

delay();

scl=0;

flag1=0;

} //the last receive_byte ～ACK

return(I_data);

}

main() //主程序

{

data byte i;

rom_sed[0]=0x00;

rom_sed[1]=0x00;

rom_sed[2]=0x00;

rom_sed[3]=0x55;

rom_sed[4]=0x23;

rom_sed[5]=0x31;

rom_sed[6]=0x06;

rom_sed[7]=0x92;

rom_sed[8]=0x99;

for(i=0;i<255;i )

delay();

I_start();

if(～I_send(rom_sed[i]))

;

else

;

}

I_stop();

}

else

;

}

else

;

start: I_start();

if(～I_send(0xa2))//pcf_write address

{

if(～I_send(0x02)) //pcf_status register address

{

I_start();

if(～I_send(0xa3)) //write status register

{for(i=0;i<7;i )

{

if(i= =6)

flag1=1;

else

flag1=0;

rom_rec[i]=I_receive();

switch(i)

{

case1:rom_rec[i]=rom_rec[i]&0x7f;break;

case2:

case3:

rom_rec[i]=rom_rec[i]&0x3f;break;

case4:

rom_rec[i]=rom_rec[i]&0x07;

break;

case5:

rom_rec[i]=rom_rec[i]&0x9f;

brealk;

default:break;

}

}

I_stop()

}

}

}

goto start;

}