采用97C51的多功能时间控制器
2009-04-29
作者：侯培国 胡春海
摘 要： 介绍了由97C51单片机、MSM6242实时日历/时钟、X25165串行E2PROM等组成的多功能时间控制器。该时间控制器具有走时准确、多路输出、不受停电影响、操作方便、成本低等特点。并已通过软件解决了千年问题。
关键词： 日历 时钟 时间控制 千年问题
目前使用的时间控制器种类较多，如数字式、触点式等，在应用时有一定的局限性，有的功耗较大，停电后走时被复位，定时时间也需重新设定，有的定时精度差，且仅能提供一种输出，输出时段数较少。本文介绍用MSM6242作为实时时钟、X25165存放定时数据、以97C51单片机作为处理核心组成的一种多功能时间控制器。
1 时间控制器的硬件组成
多功能时间控制器的结构如图1所示。
97C51是LG半导体公司推出的8位CMOS单片机产品，与工业标准MCS－51TM的指令组和引脚兼容，具有较宽的工作电压范围，高保密性，OTP型程序保存时间超过100年，其低廉的价格适合批量使用。
MSM6242是一个可直接与单片机总线连接的CMOS实时时钟/日历芯片。可提供年、月、日、时、分、秒等信息，可选择在12/24小时两种格式下运行。当主电源掉电时，可在低至2.0V的电压下继续运行，维持电流小于10μA，可通过备用电池供电。
X25165把三种常用的功能：看门狗定时器、电源电压监视和串行E2PROM组合在一个芯片上，使用这种器件可降低系统成本，减少对电路板空间的要求，提高系统的可靠性。X25165的看门狗定时器的超时时间可通过编程选择为200ms、600ms或1.4s，串行E2PROM的容量为2K×8Bit。
该系统设置有6位数码显示和相关的指示灯，通过单片机串行移位输出对其进行控制。设计有5个按键，用来进行功能选择、设置、修改、删除等操作。
2 软件设计
考虑到定时器的实际应用，将其输出设计为8路，各路独立控制，定时的最小单位是分，定时范围00:00～23:59。其中第1、2路设计为打铃输出，打铃持续时间可调，并可选择静音时间；第3路设计为提醒输出，当定时时间到时驱动输出，将该时间自动清除；其余各路均设计为区间控制。
图2为主程序流程图，图3为定时中断处理子程序。
3 千年问题的解决方案
MSM6242及MSM5832、MC146818等日历/时钟芯片，不能对星期进行自动校对，年分也均采用两位BCD表示，故不可避免地存在千年问题(Y2K)。目前国外虽有兼容Y2K的日历/时钟芯片问世，但价格较高。
由于日历在时间控制器中并不占重要的地位，因此在本系统中采用软件的方式来解决MSM6242所存在的Y2K问题，并对星期进行自动校正。控制器中的年代等由MSM6242提供，世纪数保存在E2PROM中。
闰年的判断方法：当不为00的年代被4整除时，则该年为闰年；当年代为00时，若世纪数能被4整除，则该年也为闰年。闰年的2月为29天。
当某一天的日期为(c×100+y)年m月d日时，这一天的星期数可用下式的余数确定：
式中，c为世纪数，y为年代，m为月，d为天。
上面的闰年及星期的判断由程序来实现。当对日期进行修改时，由程序对输入日期的合理性进行判断，年的范围为1600～2699年，月为1～12，大月为31天，小月为30天，平月为28天，闰月为29天，星期数由程序根据合理输入的日期自动计算。正常运行时，由程序对闰月进行监测和处理。
4 多功能时间控制器的功能
通过硬件和软件方面的设计，该时间控制器具有以下功能：
(1) 可由键盘操作选择显示时间(时：分：秒)、日期(月.日_星期)，公元纪年，以及查看各路已设定的时间。
(2)对日期、时间进行修改，对各路独立进行设定、修改和删除。
(3)打铃持续时间可通过键盘操作在1～59秒内改变，可选择一星期中的任意0～2天进行静音控制，即停止打铃输出。
(4)由内置蜂鸣器提供提醒服务，时间持续半小时，可通过按任意键终止，提醒结束后该时间自动清除。
(5)区间控制可按区间接通或区间断开设置。
经2年多的使用表明，该时间控制器走时准确(月误差±10秒)，控制可靠。
参考文献
1 LGS.Microcontroller Handbook,1998
2 OKI.MSM6242 direct connected cmos real time clock/calendar,http://www.p8s.com
3 蔡崇伟.自制万年历.知识就是力量，1991(221)
4 何立民.单片机接口技术.北京：北京航空航天大学出版社，1992