基于实时时钟芯片X1228的电源控制器设计

0001H	MNA0	EMN0	A0M22	A0M21	A0M20	A0M13	A0M12	A0M11	A0M10	0～59
0000H	SCA0	ESC0	A0S22	A0S21	A0S20	A0S13	A0S12	A0S11	A0S10	0～59

状态寄存器SR中位BAT为“1”，表示由电池VBACK供电，硬件置位/复位；位 AL1、AL0为报警指示位，“1”为发生报警，状态寄存器读操作复位读标志；位RWEL为寄存器写使能锁存，位WEL为写使能锁存，上电时均为“0”，禁止状态。注意：要对CCR或存储器进行任何非易失性写操作，须首先写“02H”至SR，将WEL位置“1”，其次写“06H”至SR，将RWEL和 WEL都置“1”，然后才能写实际数据到CCR或存储器。

1.2 复位监控电路与看门狗定时器

X1228电源控制电路接收从Vcc和VBACK引脚输入的电源，当Vcc< P> 看门狗定时器可通过向BL寄存器中WD1、WD0这两位的“写入”，设置为3种不同超时间隔或不工作，“00”为1.75s，“01”为 750ms，“10”为250ms，“11”为不工作。看门狗启动时，必须在规定间隔内对它进行刷新，方法是在SCL线为高时SDA线产生下降沿。如果看门狗在规定间隔内没有被刷新，则RESET脚变为有效。注意：如果使用开始条件来刷新看门狗定时器，必须跟着一个结束条件以复位X1228。

1.3 存储器访问

X1228支持I2C总线协议，与CPU的连接很简单。如图2所示，AT89C51为主器件，X1228为从器件。SCL为串行移位时钟输入，P3.4接SCL模拟时钟信号；SDA为串行数据输入输出，P3.5与SDA相连以实现AT89C51与X1229的数据通信。X1228工作在中断方式，由IRO引脚定时发出中断信号，作为 AT89C51 INT1的输入信号。



主器件在发出开始条件后必须接着输出一个地址字节。从地址字节的高4位是标识位，规定了访问E2PROM阵列还是访问CCR，“1010”表示访问E2PROM阵列，“1101”表示访问CCR；从地址字节的位3～位1是选择位（I2C器件级联时使用），X1228这3位总是“111”；从地址字节的最后一位R/W位定义操作类型。

块保护控制寄存器BL中位BP2、BP1、BP0决定了E2PROM存储器阵列中哪些块是写保护的，“000”表示“无写保护”，“001”表示地址0180H～01FFH写保护，“010”表示地址0100H～01FFH写保护，“011” 表示“全地址写保护”，“100”表示地址0000H～003FH（第1页）写保护，“101”表示地址0000H～007FH（前2页）写保护，“110”表示地址0000H～00FFH（前4页）写保护，“111”表示地址0000H～01FFH（前8页）写保护。

对X1228存储器的访问有随机读、顺序读、当前地址读和字节写、页写等，其操作均与标准I2C总线器件相同，在此不作重述。

为了充分利用实验室资源，让学生能够自主选择实验内容与时间，从而激发学生积极参与科学实验的兴趣，提高分析问题、解决问题的能力，同时也为了缓解近年来高校扩招对实验室的压力，实现高校部分实验室的开放式管理势在必行。我们研制的开放式实验室管理系统，再配上有经验的指导教师精心制作的实验教学课件，为实验室的无人值守化管理提供了物质基础。该开放式实验室管理系统由一个管理中心和一个门禁控制器及若干个实验组电源控制器组成，系统框图如图3所示。学生进入开放式实验室做实验，必须先刷卡，得到允许后方可进入。若实验时间超过预定时间（前 10分钟发提示警告信息），则实验组仪器设备的供电会自动切断。



管理中心由1台计算机、报表打印机和管理软件组成。完成的功能有：①IC卡的发放、实验室仪器设备配置情况和实验安排情况预置；②通过门禁控制器获取实验学生的有关信息，根据存储在机内的仪器设备使用配置情况及预置的实验安排情况，决策该学生当前是否能参与实验并分配实验组号；③向门禁控制器回发信息；④若允许学生进入实验室，则发指令至相应的实验组电源控制器，以便及时为该组仪器设备供电；⑤对学生实验时间、仪器设备使用情况进行存储管理，为实验指导教师掌握学生实验情、实验技术人员进行仪器设备的维护维修提供依据；⑥各种报表输出。

门禁控制器主要负责：①对学生所持有的IC卡刷卡，以获取与实验有关的信息，通过 RS485总线传输至上位机，以决定是否允许该学生进入实验室；②接收上位机发来的允许否信息，通过LCD显示器显示并执行；③学生实验完毕，需再次刷卡，并通过门禁控制器所携带的小键盘，对实验组仪器则认为该实验在规定时间内未完成，需重做。

实验组电源控制器主要是接收上位机指令，控制每个实验组仪器设备的供电情况，并在预定实验结束时间的前10分钟向学生发提示报警信息。

在实验组电源控制器中，我们采用了AT89C51单片机控制实时时钟芯片X1228（如图 2）来实现对每个实验组仪器设备的供电情况定时控制，采用OCMJ2X8的LCD显示模块显示实时时间。AT89C51从串行口接收来自PC的2字节命令，由P1.5输出高电平，通过一只固态继电器（SSR）SAP4010来接通220V交流供电电路；接收8字节BCD码，写入X1228的RTC寄存器，对X1228进行校时；从串行口接收8字节写入Alarm0来设置X1228的报警输出，在单片机的外中断1服务程序中，通过P3.2口接的1只有源讯响器，在预定实验结束时间的前10分钟向学生发提示报警信息；实验时间到，P1.5输出高电平，通过SAP4010切断220V交供电电流。管理中心上位机与电源控制器之间采用MAX3082构成的RS485总线进行通信。因总线上允许最大节点数为256个，故完全能满足实际应用需要。