實時時鐘芯片DS1302程序設計中的問題與對策及生態(tài)環(huán)境需水量的研究發(fā)展綜述

-PAGE1-串行實時時鐘芯片DS1302程序設計中的問題與對策

摘要：指出了串行實時時鐘芯片DSl302程序設計中幾個易被疏忽而導致錯誤的問題，分析了問題的原因，并給出了解決問題的方法。

關鍵詞：串行時鐘程序設計問題原因解決方法

美國Dallas公司推出的串行接口實時時鐘芯片DSl302可對時鐘芯片備份電池進行涓流充電。由于該芯片具有體積小、功耗低、接口容易、占用CPUI／O口線少等主要特點，故該芯片可作為實時時鐘廣泛應用于智能化儀器儀表中。

筆者在調試中發(fā)現在對DSl302編程中有幾個問題易被疏忽而導致錯誤，現提供給讀者參考。

1讀操作出現的錯誤

按照參考文獻[2]的讀操作程序框圖和參考文獻[1]、[2]所敘述的可知：單字節(jié)讀操作每次需16個時鐘，地址字節(jié)在前8個時鐘周期的上升沿輸入，而數據字節(jié)在后8個時鐘周期的下降沿輸出。據此結合圖1的硬件連接圖編制出了如下的單字節(jié)讀程序：

ＤＳ＿ＲＥＡＤＳＥＴＢＰ１．２；令=0。

ＣＬＲＰ１．１；令ＳＣＬＫ＝０。

ＣＬＲＰ１．２；令=1，啟動芯片。

ＬＣＡＬＬＤＳ＿ＷＳＵＢ；寫８位地址。

ＬＣＡＬＬＤＳ＿ＲＳＵＢ；讀出８位數據。

ＲＥＴ

ＤＳ＿ＷＳＵＢＭＯＶＲ７，＃０８Ｈ

ＷＬ００ＰＲＲＣＡ；Ａ為地址字節(jié)。

ＭＯＶＰ１．０，Ｃ

ＳＥＴＢＰ１．１；在時鐘上升沿

ＮＯＰ；輸入地址字節(jié)。

ＣＬＲＰ１．１

ＤＪＮＺＲ７ＷＬ００Ｐ

ＲＥＴ

ＤＳ＿ＲＳＵＢＳＥＴＢＰ１．０；為讀數據作準備。

ＭＯＶＲ７＃０８Ｈ

ＲＬ００Ｐ：ＳＥＴＢＰ１．１

ＮＯＰ

ＣＬＲＰ１．１；在第９個正脈沖的下

ＭＯＶＣ，Ｐ１．０；降沿開始輸出數據。

ＲＲＣＡ；Ａ中為讀出的數據。

ＤＪＮＺＲ７，ＲＬ００Ｐ

ＲＥＴ

若使用如下程序對DSl302的RAM1其內容為5AH進行讀操作

ＲＥＡＤ：ＭＯＶＡ＃１１０００１０１Ｂ；RAM1單元的讀地址。

ＬＣＡｌｌＤＳ＿ＲＥＡＤ；調用讀子程序。

則程序執(zhí)行后A中的數據為2DH，顯然讀出的數據不正確。若再使用一條RLA指令調整后，則A中為5AH，結果才正確。由此說明：使用上述程序讀出的RAM1單元中的第0位數據實為第1位數據，讀出的第7位數據實為第0位數據。

經筆者仔細研究時序圖和多次試驗得知，問題的原因在于：對于讀操作時序，在SCLK出現第8個正脈沖時，上升沿輸入地址字節(jié)的最后一位數據，而在此正脈沖的下降沿就要輸出數據字節(jié)的第0位數據。然而筆者的程序中是在第9個正脈沖的下降沿才誤認為輸出了數據字節(jié)的第0位數據，此位數據事實上是第二個下降沿輸出的，故實為數據字節(jié)的第1位數據。經筆者實驗：只要RST保持為高電平，如果超過8個下降沿，它們將重新從第0位輸出數據位，因程序中輸出的最后一位數據位，是9個下降沿輸出的數據位，故實為數據字節(jié)的第0位數據位。

由此可見，單字節(jié)讀操作的時序圖如改為圖2所示時序圖，則讀者較容易理解可避免發(fā)生上述編程錯誤。

只要將上述的DS＿RSUB子程序改為如下的子程序即可解決上述問題：

ＤＳ＿ＲＳＵＢｌ：ＳＥＴＢＰ１．０；為讀數據作準備

ＭＯＶＲ７，＃０８Ｈ

ＲＬ００Ｐ：ＣＬＲＰ１．１；ＳＣＬＫ第８個正脈沖的

ＭＯＶＣ，Ｐ１．０；下降沿開始輸出數據。

ＲＡＣ

ＳＥＴＢＰ１．１

ＤＪＮＺＲ７，ＲＬ００Ｐ

ＲＥＴ

2禁止涓流充電出現的錯誤

涓流充電寄存器(TCR)控制著DSl302的涓流充電特性。據參考文獻[1]、[2]介紹，寄存器的位(TCS)4～7決定著是否具備充電性能。僅在1010編碼的條件下才具備充電性能，其它編碼組合不允許充電。位2和3(DS)則在和之間選擇是一個還是兩個二極管串入其中。如果編碼是01，選擇一個二極管；如果編碼是10，選擇兩個；其它編碼將禁止充電。該寄存器的0和1位(RS)用于選擇與二極管相串聯的電阻值，其中編碼01為2kΩ；10為4kΩ；11為8kΩ；而00將不允許充電。筆者編制了如下的允許涓流充電的控制程序（選擇一個二極管，充電限流電阻為4kΩ）：

ＳＥＴＢＰ１．２；令=0

ＣＬＲＰ１．２；令ＳＣＬＫ＝０

ＣＬＲＰ１．２；令=1

ＭＯＶＡ＃９０Ｈ；ＴＣＲ的寫地址

ＬＣＡＬＬＤＳ＿ＷＳＵＢ

ＭＯＶＡ＃１０１００１１０Ｂ；ＴＣＲ的命令

ＬＣＡＬＬＤＳ＿ＷＳＵＢ

用萬用表串入與可充電池之間，執(zhí)行程序后，則有電流流過萬用表，表示充電正常。筆者通過將上述程序的第6句改為：MOVA，＃10100010B，即置DS為00來禁止涓流充電器工作。執(zhí)行程序后，在與電池之間串入萬用表，則仍有電流流過，表示尚未禁止充電。若將第6語句改為：MOVA，＃10101110B，即置DS為11，執(zhí)行上述程序后情況仍如此。若將第6語句改為：

MOVA，＃01010110B即TCS≠1010

或：MOVA，＃10100100B即RS=00則充電被禁止。

筆者誤認為芯片損壞，換上另一新購置的芯片，結果仍如此。隨即筆者取下圖1所示電路中的可充電池，換上一標稱為10kΩ的電阻對芯片進行了測試，測試結果如表1所示=5V。

由此可見，當涓流充電控制寄存器中的DS位為00和11時并不能禁止充電，而是選擇了一個二極管充電，這說明參考文獻中介紹的有誤。若要想禁止充電器充電，應將第６句改為：MOVA，＃0101XX00B即TCS≠1010，RS=00，這樣，就能雙保險地禁止充電。

3受干擾時鐘／日歷信息出現的錯誤

筆者將DSl302應用于某產品中，發(fā)現系統受到干擾時，有時其時鐘停振不能正常工作，此時的時鐘／日歷信息也被修改。

經分析得知：系統受到干擾程序飛跑，在看門狗復位前，CPU正好執(zhí)行寫程序將寫保護寄存器的最高位置0為允許寫（實際上，在系統校時程序之后已將其置為1禁止寫），修改了時鐘／日歷信息且使秒寄存器的最高位置1，致使時鐘停振出現錯誤。

為避免此類錯誤的產生，筆者采用的方法是：在寫程序中增加了某一檢測條件，此條件為系統中某一口線上的電平，低電平條件滿足。只有在實時校時過程中，才通過手動使此口線為低電平，實時校時過程完成后，又通過手動使此口線為高電平。這樣只有實時校時過程中，才允許修改時鐘／日歷信息，因此起到了時鐘／日歷信息的寫保護作用。生態(tài)環(huán)境需水量的研究發(fā)展綜述內容摘要：歸納總結了國內外生態(tài)環(huán)境需水量研究的進展、方法及其研究成果。關鍵詞：生態(tài)環(huán)境需水量研究進展一、生態(tài)環(huán)境需水量提出的歷史背景自上世紀80年代可持續(xù)發(fā)展思想形成以來，可持續(xù)發(fā)展的評價理論和方法不斷發(fā)展、完善。到上世紀90年代，全球性的水資源短缺和水環(huán)境危機促使人們更加關注水的可持續(xù)利用問題，尤其是水資源短缺和水環(huán)境危機而造成的生物多樣性的減少、甚至物種的滅絕舉世矚目。因此水資源和生態(tài)環(huán)境的相關性研究，特別是生態(tài)環(huán)境需水量研究成為全球研究的人點之一。二、國內外生態(tài)環(huán)境需水量研究進展1、國外研究Gleick于1995年提出了基本生態(tài)需水量的概念，指出提供一定數量和質量的水給天然生境，以求最大程度地改變天然生態(tài)系統的過程，并保護物種的多樣性和生態(tài)整合性；在他后來的研究中把此概念進一步與水資源短缺、危機和配置聯系到一起。Falkenmark在1995年提出了“綠水”的概念，提醒人們注意生態(tài)系統對水資源的需求，水資源的供給不僅要滿足滿足人類的需求，而且也要滿足生態(tài)系統的需求；部分研究者還對全球陸生生態(tài)系統所需要的“綠水”進行了估算。1996年Rashin等也提出了可持續(xù)的水利用要保證足夠的水量來保護河流、湖泊和濕地生態(tài)系統；1999年Whipple等也提出了相類似的觀點，他認為水資源的規(guī)劃和管理需要更多地考慮環(huán)境的需求和調整。1999年Baird等針對各類型生態(tài)系統的基本結構和功能，較詳細地分析了植物和水文過程的相互關系，強調了水作為環(huán)境因子對自然保護和恢復的作用?？傮w來看，國外研究強調水資源在整個生態(tài)系統中的地位和作用，特別是生物多樣性的研究，認為水域生態(tài)系統是地區(qū)和全球可持續(xù)發(fā)展的中心內容。2、國內研究國內的生態(tài)環(huán)境需水量研究基本上與國外同步。20世紀70年代末，長江水資源保護科學研究所開展了環(huán)境用水初步探討。20世紀80年代末期以西北干旱地區(qū)為基礎，進行了旱地植被生態(tài)系統生態(tài)需水研究。1995年湯奇成計算了新疆律中的生態(tài)需水。1998-2000年賈寶全等以新疆為例探討了生態(tài)用水的概念和分類，并估算了新疆的生態(tài)用水。1998年賀東辰在柴達木盆地研究中，將河川徑流的25%留作柴達木盆地的生態(tài)需水量。1999年Zhang和Shen根據生態(tài)景觀學的原理研究了柴達木盆地的生態(tài)用水問題，生態(tài)用水的分類基礎為景觀的類別。劉燕華、王禮先等先后西北部分區(qū)域的生態(tài)環(huán)境需水量估算。2000年李麗娟等以海灤河為例研究了河道生態(tài)環(huán)境需水問題。2000年由中國工程院組織實施、43位院士和近300位院外專家參加的《中國可持續(xù)發(fā)展水資源戰(zhàn)略研究綜合報告》中初步提出了生態(tài)環(huán)境需水理論，并估算了全國范圍的生態(tài)需水。1996年、1999年劉昌明、何希吾提出了水熱平衡、水鹽平衡、水沙平衡、水量供需平衡與生態(tài)需水的相關關系。2001年——2002年，王西琴、崔保山、楊志峰等分別分析了河道、濕地、湖泊的生態(tài)環(huán)境需水量的內涵和閾值，并對其進行了估算和分析。2003年楊志峰等出版專著《生態(tài)環(huán)境需水量理論、方法與實踐》，對生態(tài)環(huán)境需水量的概念和特征進行了系統的研究和闡述，特別是根據生態(tài)學的基本原理對生態(tài)環(huán)境需水量計算方法進行了有益的探索?？偨Y國內的研究，主要從水量平衡角度和生態(tài)系統角度研究生態(tài)環(huán)境需水量問題，特別是從生態(tài)系統的整體性出發(fā)針對不同類型系統進行需水量研究估算。三、國內外的主要研究方法1、標準流量設定法分為：7Q10法和Tennant法。前者采用90%保證率最枯連續(xù)7天的流量作為設計值，我國在《制定地方水污染物排放標準的技術原則和方法》（GB3839-83）中規(guī)定：一般河流采用近10年最枯月平均流量或90%保證率最枯月平均流量。后者以河道年平均流量的百分數為基礎進行計算，該方法在美國16個州使用。2、棲息地法棲息地法可分為河道濕周法、河道內流量增加法、R2CROSS法和CASIMIR法。河道濕周法認為：保護好臨界區(qū)域的水生棲息地的濕周，就會對非臨界區(qū)域的棲息地提供足夠的保護。河道內流量增加法認為：通過模擬流速變化和細細地類型的關系，將水力學數據和生物學信息結合，找出適合水生生物棲息的流量。R2CROSS法認為：淺灘是最臨界的河流棲息地類型，保護淺灘棲息地也將保護其他的水生棲息地。CASIMIR法認為：水力學模型、流量變化和生物類型之間存在相關關系，建立起模型就可以估算主要水生生物的數量和規(guī)模。3、曲線相關法即根據排污量與需要的河流流量關系，建立相關曲線。首先確定設計最小流量；其次計算水環(huán)境容量；最后計算允許最大排放量。并擬定出其關系曲線，用于估算不同排污量情況下的河道流量。4、功能設定法即根據河道生態(tài)環(huán)境需水的功能，計算需水量。根據河道的環(huán)境功能分別計算其污染物稀釋凈化需水量、輸送河流泥砂需水量、抵抗海水入侵需水量等。5、水量補充法即通過計算河道內水量蒸發(fā)和滲漏量來計算需要補充河道內的水量，或根據水環(huán)境區(qū)劃要求根據實際排污量和現有河道水量計算需要補充的河道需水量。四、國內的部分研究成果1、楊志峰等采用不同方法估算：黃河下游、淮河、海河的河道基本生態(tài)需水量依據生態(tài)環(huán)境質量的不同分別占生態(tài)環(huán)境需水量的8—41%、5—27%、4—22%；湖泊生態(tài)環(huán)境需水量依據生態(tài)環(huán)境質量的不同分別占降水資源總量的4.72——8.81%。2、根據田英等分析估算：城市生態(tài)環(huán)境需水量在城市供水中的比例為5.27——25.2%。3、李麗娟等的研究表明：海灤河生態(tài)需水量為流域地表徑流總量的54%。4、據謝新民等以安陽市為例分析計算：安陽市的河道外生態(tài)環(huán)境需水量占總需水量的1%。5、倪進仁等研究表明：在考慮輸砂的情況下，黃河下游的最小生態(tài)環(huán)境需水量為250億M3。6、王西琴等研