RCT DSl511在信息记录中的应用

1 引言
    设备发生告警，特别是长时间无人值守的设备，需要自动记录告警信息及其发生时间。记录和分析这些信息，对设备的故障诊断和迅速恢复正常运行具有重要作用。采用单片机记录的传统信息记录方式需要采用计数器，设置中断、查询等，占用硬件资源。而采用实时时钟／日历器件DSl511则能解决这些问题。

2 DSl511简介
    DSl511是美国DALLAS公司推出的一款高性能、兼容Y2K的实时时钟／日历器件(real—time clock and calendar，简称RTC)，它内置有RTC报警器、看门狗定时器、上电复位电路、电池监控器、SRAM、32．768 kHz方波输出电路、晶体振荡器和电池等。它可以以世纪、年、月、日、星期、时、分和秒计时，按月修正日期，且具有闰年自动调整功能，工作电压为+3.3 V或+5．0 V。用户可通过5位地址接口和8位数据接口灵活访问DS1511内的所有寄存器。DSl5ll内部有256字节的非易失性SRAM存储器。为保证可靠供电，DSl5ll除内置电池外，还具有直流电源和辅助电池输入引脚。
2．1 引脚功能
    DSl511采用28引脚EDIP封装．其引脚功能描述为：
    PWR：上电输出端；
    RST：复位输出端：
    IRQ：中断输出端；
    A0~A4：地址输入端，用于选择片内寄存器；
    DQ0～DQ7：数据输入／输出端；
    CE：器件使能输入端；
    OE：输出使能输入端，用于使能DQ0～DQ7的数据输出；
    SQW：方波输出端，输出32．768kHz的方波；
    KS：唤醒输入端，用于从一个外部事件唤醒系统，无连接时应接地；
    VBAUX：辅助电池输入端。不连接时应接地；
    WE：写使能输入端，用于使能DQ0～DQ7的数据输入。
2．2 工作原理
    DSl511的内部结构如图l所示。它主要由晶体、振荡器、时钟报警器和看门狗、时钟和控制寄存器、SRAM、保护电路及电池构成。

    DSl511的工作原理可概括为：访问寄存器、读操作、写操作。通过设置DSl511内部寄存器实现其具体操作。首先通过地址端口A0～A4输入需要访问的寄存器地址码；其次进行寻址以找到目标寄存器；最后通过数据端口DQ0～DQ7对目标寄存器进行相应的读／写操作。表1给出DSl511的主要寄存器。其中，月寄存器的EOSC位控制振荡器的启动，停止；E3
2K=0，SQW端输出32．768 kHz的方波。AMl～AM4和Dy／Dt位控制报警器的触发条件。控制A寄存器的BLFl，BLF2位分别表示内置电池和外置辅助电池的电压状态；PRS、PAB位控制PWR端的输出；TDF位表示当前时刻是否与设定的告警时间相符；WDF=1表示处理器未在规定时间内向看门狗寄存器写数据。对DSl5ll而言，控制B寄存器的晶体选择位CS应始终为0；若用户需要使用看门狗功能，则要将看门狗使能位WDE置1。需要说明的是，在每次访问DSl5ll前都应先设置表l中相关寄存器的控制位。

    在CE和OE都是低电平，且WE为高电平时，可从数据端口DQ0～DQ7读取数据。在CE和WE都是低电平，而OE为任意电平时，可向数据口DQO—DQ7写入数据。

3 典型应用设计
3．1 硬件电路设计
    图2是DSl511用于某系统信息记录的电路图。

3．1．1 电源供电和电源检测的实现
    设计中，未使用VBAUX供电，而采用VCC和内置电池供电。当VCC高于电池电压时，供电由VCC提供；当VCC低于电池电压时，则切换至电池供电。
    由于DSl511具有上电复位功能．故无需再使用专门的电源检测器件。用户仅需将DSl511的RST端与MCU的RESET端相连，且采用同一电源向DSl511和MCU供电。借助DSl51l的上电复位功能，检测电源掉电或故障，以确保MCU处于安全的复位状态直到正常电源恢复且达到稳定。对于需要使用看门狗定时器的系统设计，可将表1中的控制B寄存器的WDE位置l，即可使用DSl511自带的看门狗定时器功能。
3．1．2 晶体和电池选择
    使用常规RTC必须选择晶体和电池。而DSl511却是例外，因为它具有内置晶体和电池。对于有振动要求的系统设计，采用DSl511可解决晶体和电池的抗振防护问题。
3．1．3 存储器选择
    采用易失性RAM虽然存取速度较快，但由于其掉电易失性，设计时还需考虑数据掉电保护问题。传统的数据掉电保护是掉电检测电路。当发生掉电时，向MCU发出中断，响应中断后，在中断服务程序中完成数据存储。而用于数据存储的RAM需要加备用电池。因此采用易失性RAM需大量占用硬件资源。而采用非易失性PROM虽然省去了备用电池，但存在使用寿命短、写入时间长的问题。由于写入时间长，还需考虑电路中的大电容，以提供必要的写入电压。如果电压下降到系统无法工作时，数据还没有写完，那么数据存储就会出错。这将产生数据存储不可靠的问题。而DSl511内置SRAM是一种静态RAM，可反复读／写操作，掉电后与时钟共用内置电池以确保数据不丢失。用其存储数据既可省去掉电检测电路和备用电池，又保证存取速度，而且使用寿命长。
3．2 软件程序设计
    图3给出应用DSl511实现某系统信息记录的主程序流程图。对DSl511的读／写操作只需按照其相关时序即可实现。需要强调的是，初始化DSl51l时应根据实际需求设置寄存器，这样做可减少初始化时间、提高程序执行效率。

4 结语
    将DSl511应用于信息记录，其软硬件设计简单，时间记录准确，给长时间连续正常工作的设备和故障诊断带来方便。目前，采用DSl511设计的信息记录模块已在某系统中通过调试，并取得了良好的效果。在实际应用中借助于DSl511的时钟报警器、SRAM，还可以实现时间锁定和密码保护等功能。