如何利用DS1305设计电源开关电路

　　为进一步节省功耗，我们在研制一数据采集系统时，利用实时时钟芯片 DS1305 设计一电源开关电路。利用该开关电路，可使系统在空头时处于关闭状态，每当采集时间到，由报警信号开启单片机系统以进行数据采集，在数据采集结束时，单片机关闭开关电路，系统断电。这样系统处于关闭状态，一直到下一次开关电路报警。
　　
　　1、 DS1305 简介
　　DS1305 是美国 Dallas 公司推出的串行接口带报警实时时钟。它有 20 脚的 TSSOP、16 脚的 DIP 两种封装方式，工作电压范围从 2.0～5.5V。
　　1.1 主要特性
　　DS1305 用二一十进制（BCD）码表示实时时钟的秒、分、小时、星期、日、月和年的时间信息，并且自动对小月（少于 31 天的月份）和闰年的日期进行调整，兼有带 AM/PM 指示 12 小时和 24 小时两种时间指示格式。图 1 为 DS1305 两种引脚的排列。
　　DS1305 提供了主电源和后备电源的双电源引脚和一个电池输入引脚；Vcc1 为主电源，Vcc2 为后备电源，可充电电源接此引脚，VBAT 接 3V 的锂纽扣电池或其它电源。VCCIF 引脚用来驱动 SDO 和 PF（电源失效输出）引脚的电平和接口的电相兼容。DS1305 只支持三种电源连接方式，如图 2 所示。VCC1 和 VBAT 供电时，VCC1 大于 VBAT0.2V 时，正常对 DS1305 进行访问。当 VCC1 小于 CBAT 时，DS1305 进入写保护。VCC1、VCC2 供电时，当 Vcc1 比 Vcc2 大 0.2V，Vcc1 输入作为电源；当 Vcc1 小于 Vcc2，Vcc2 对 DS1305 供电。这种模式下，DS1305 不能写保护自己。当 Vcc1 以+5V 供电时，DS1305 正常工作电流为 1.28mA，时钟保持电流最大为 81μA，当+2V 供电时，正常工作电流为 0.425mA，时钟保持电流最大为 25.3μA。
　　INT0、INT1 提供两个可编程的中断报警信号，可通过串行总线访问和设定秒、分、时、星期的报警时间。
　　X1、X2 引脚直接连接标准的 32.768kHz 晶振，无需外接其它元件。如实时时钟有误差，可以在振荡器两端并接 6pF 电容进行调整。
　　1.2 操作方式
　　DS1305 共有 148 个用户 RAM，其读操作地址与写操作地址空头分开，当其高位为 1 时，为写操作地址空间，0 为读操作地址。除实时时钟、日历寄存器和通用寄存器之外，还有作一般数据存储器用的 96 字节的 NVRAM。对 DS1305 操作之前，必须对控制寄存器、状态寄存器、涓流充电寄存器进行初始化。
　　以下为控制寄存器（0F 读，8F 字）：
　　
　　EOSC：设置为 0 使振荡器开始工作，设置为 1，DS1305 处于低功耗闲置状态。WP：写保护位，上电初始化后，WP 位处于三态，在任何写操作之前，该位必须清零。INTCN：中断控制位，控制两个中断之间的联系，置位后两个中断引脚 INT0、INT1 分别响应各自的中断（需中断使能），清零后，中断 1、2 报警时间匹配都只能引发 INT0 输入低电平，INT1 无效。ALE0、ALE1 置 1 时中断 0、1 使能。
　　状态寄存器（读 10H）只有两位 IRQF0、INQF1，置位时分别表示中断时间匹配。涓流充电寄存器（读 11H，写 91H）控制涓流充电的特性。
　　DS1305 标准三线模式的读写操作过程，每个字节需要 16 个 SCLK 时钟。通过 CE 引脚输入高电平来启动所有数据传送，前 8 个 SCLK 周期为输入写命令，后 8 个 SCLK 周期为输入或输出的数据。输入时，SCLK 的上升沿数据有效；输出时，SCLK 的下降沿输出数据有效。
　　
　　2、 用 DS1305 开启数据采集系统
　　图 3 所示的电路是利用 DS1305 组成的数据采集系统。89C51 与 DS1305 使用标准三线形式进行通信，74HC73 为 JK 触发器，输入端 J、K、CD 接高电平，时钟 CLK 接 DS1305 的中断引脚 INT0，输出引脚 Q 与三极管组成数据采集系统的开关。此外，DS1305 在主电源断电时，可自动转换使用备用电池继续供电，不会造成时钟的丢失。
　　在采集系统上电初始化时钟芯片后，通过 I/O 口给 JK 触发器 CLK 引脚一个负脉冲，Q 引脚输出为低，三极管截止，采集系统断电，功耗降到零。但时钟电路部分保持供电，在 DS1305 实时时钟到设定采集时间，由 INT0 引脚发出中断信号给触发器 CLK 一个低电平。由于 CD 维持高电平，造成 JK 触发器翻转，三极管导通，VCC 给单片机上电复位。这样就将数据采集系统唤醒。可由单片机控制，导通模拟电路，启动传感器、AD 转换器等进行数据采集。采集结束后，单片机保存采集结果后，通过输出引脚发送低脉冲到 CLK 引脚，使 JK 触发器翻转，三极管截止，再次使得采集系统断电，进入瞬眠状态直至下一个采集时间，如此循环。
　　
　　下面例程是图 3 电路所示系统的 DS1305 的初始化和读写程序，其中 CE 接 P1.3，I/O 引脚接 P1.1，SCLK 引脚接 P1.2。
　　（1）DS1305 初始化程序
　　RESETDS：CLR P1.2：置时钟信号 P1.2=0
　　CLR P1.3；置片选信号 P1.3=0
　　SETB P1.3；置片选信号 P1.3=1，DS1305 使能
　　RET
　　（2）对 DS1305 进行写操作程序
　　DSW： MOV R7，#08H ；该子程序为通过单片机写入地址或数据
　　WLOOP：RRC A ；A 中为要写入的数据或地址
　　MOV P1.1，C
　　SETB P1.2 ；时钟信号
　　NOP
　　CLR P1.2 ；产生时钟脉冲
　　DJNZ R7，WLOOP
　　RET
　　（3）对 DS1305 进行读操作程序
　　DSR：SETB P1.1 ；为读数据做准备。
　　CLR A
　　MOV R7，#08H
　　RLOOP：CLR R1.2 ；写入地址后的第一个时钟脉冲下降沿开始读出数据
　　MOV C，P1.1
　　RRC A ；A 中为读出的 8 位数据
　　SETB P1.2
　　DJNZ R7，RLOOP
　　RET
　　3、结语
　　用 DS1305 控制的电源管理系统，可使数据采集系统长时间在无人看管的环境中定时进行数据采集。根据这一思想所设计的电路，经笔者应用在远程输油管道上的压力测量，经过一个月的检验，采集时间准确，系统工作可靠。