摘要：介绍基于PCF8563设计户外侄计时系统的硬件接口电路及PCF8563软件编程。该系统在强日光下显示屏的字符清晰可见，能够长时间连续稳定地工作。
关键词：PCF8563 I2C 倒计时系统
引言
倒计时系统的任务，就是对某一设定日期进行倒数，在显示屏显示当前距离设定日期的时间；广泛应用于重大的节日或活动，以增强人们的关切程度和紧迫感。户外型倒计时系统，首先要求在强日光下显示屏的字符依然清晰可见，而且要求系统能够长时间连续稳定地工作。本文介绍的系统正是针对这样的要求而开发出来的。
1 总体设计方案
整个系统由时钟芯片、中央处理单元、译码、驱动、显示、键盘几部分构成，系统框图如图1所示。
2 硬件电路设计
2.1 时钟芯片
PCF8563是Philips公司推出的一款带I2C总线具有极低功耗的多功能时钟/日历芯片，具有四种报警功能和定时功能；内部时钟电路、内部振荡电路、内部低电压检测以两线制I2C总线通信方式，不但使用外围电路简洁，而且增加了芯片的可靠性。
PCF8563的SCL为时钟输入端，数据随时钟信号同步输入器件或从器件输出；SDA为双向引脚，用于串行数据的输入输出；INT是中断信号输出端，可通过设置报警寄存器按指定时间在该脚产生报警信号，低电平有效；SDA、SCL、INT均为漏极开路，必须上拉电阻；X1、X2分别为反相放大器的输入、输出端；可在X1端接入32.768kHz的石英晶振，配置成片内振荡器。本系统PCF8563与89C51接口采用图2所示接口方案。
图2中，在X1、X2端接入32.768kHz的石英晶振，将时钟源配置为片内振荡器。VDD与地之间国入1个1μF的大电容供电维持时钟芯片，锂电池（3.6V）同时开始工作，给时钟芯片供电，使时钟芯片工作不受影响。PCF8563与89C51接口采用3根口线，PCF8563的INT脚产生周期为1s的脉冲中断信号给89C51的INT0引脚，89C51产生中断后，通过I2C总线读取PCF8563的基准时间。
2.2 显示和键盘电路
译码、显示、驱动、键盘电路如图3所示、单片机将读入的PCF8563时间信息，经过程序处理，输出显示信号到P1口（数据4位，选择信号4位）。显示信息包括倒计时信息（当前距离设定时间的天数）和当前时间的星期、时、分、秒信息。4位数据信号送入MC14513（BCD-锁存/7段译/码驱动器），共有10个MC14513：倒计时占用3个，时间时、分、秒各占用2个，星期占用1个。4位选择信号送到74LS145译码器（4位锁存/4-10线译码），选择接收数据的MC14513芯片。 被选择的MC14513译码驱动对应共阴数码管字段（a、b、c、d、e、f、g）。
户外显示要求在强日光下依然清楚可见，所以我们采用超高度φ5 LED管组成LED点阵字符。其中每个字段由4块LED点阵埠并联组成，而每个LED点阵块先由5个LED串联1组，再将4个串联组并联而成。先用的超高亮度LED工作电流约为20mA，工作电压约为2V，每字段的总电流约为320mA，工作电压为10V;字段的驱动，采用大电流反相驱动器ULN2003（由7组NPN达林顿驱动器组成）；倒计时信号经MC14153输入到ULN2003，ULN2003输出接字段的阴极，字段阳极接电源正极；电源采用10A、5V的两个开关电源串联供电。
键盘接口有4个链：1个设定/确认键、1个修改+1键、1个修改-1键、1个移位键。对应秒、分、时、倒计时、星期，有5个LED。LED亮，表示对应的秒或分或星期或倒计时数据可按修改键修改。设定/确认键，有两种状态：设定和确认。首先按下为设定时间状态，再按下为确认状态。将设定时间数据处理后写入PCF8563，两种状态互为循环。在设定时间状态，首先次移位为秒位，对应秒移位LED亮，按下移位键，移位LED灯接秒→分→时→倒计时→星期逐次循环；按下修改+1键或修改-1键可对相应位的数据进行+1或-1操作。
3 软件设计
PCF8563中共有16个寄存器，其中00～01H为控制寄存器，09～0CH为报警寄存器，0DH为时钟输出寄存器，0E～0FH为定时器功能寄存器，02～08H为秒～年时间寄存器。表1、表2列出了各寄存器概况及对应的内存地址和功能。
表1 寄存器概况
地 址 寄存器名称 位7 位6 位5 位4 位3 位2 位1 位0
00H 控制/状态寄存器1 TFST 0 STOP 0 TESTC 0 0 0
01H 控制/状态寄存器2 0 0 0 TT/TP AF TF AIE TIE
0DH CLKOU 输出寄存器 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（二制）
表2 BCD格式寄存器概况
地址 寄存器名称 位7 位6 位5 位4 位3 位2 位1 位0
