实时时钟芯片DS1302程序设计中的问题与对策及生态环境需水量的研究发展综述

-PAGE1-串行实时时钟芯片DS1302程序设计中的问题与对策

摘要：指出了串行实时时钟芯片DSl302程序设计中几个易被疏忽而导致错误的问题，分析了问题的原因，并给出了解决问题的方法。

关键词：串行时钟程序设计问题原因解决方法

美国Dallas公司推出的串行接口实时时钟芯片DSl302可对时钟芯片备份电池进行涓流充电。由于该芯片具有体积小、功耗低、接口容易、占用CPUI／O口线少等主要特点，故该芯片可作为实时时钟广泛应用于智能化仪器仪表中。

笔者在调试中发现在对DSl302编程中有几个问题易被疏忽而导致错误，现提供给读者参考。

1读操作出现的错误

按照参考文献[2]的读操作程序框图和参考文献[1]、[2]所叙述的可知：单字节读操作每次需16个时钟，地址字节在前8个时钟周期的上升沿输入，而数据字节在后8个时钟周期的下降沿输出。据此结合图1的硬件连接图编制出了如下的单字节读程序：

ＤＳ＿ＲＥＡＤＳＥＴＢＰ１．２；令=0。

ＣＬＲＰ１．１；令ＳＣＬＫ＝０。

ＣＬＲＰ１．２；令=1，启动芯片。

ＬＣＡＬＬＤＳ＿ＷＳＵＢ；写８位地址。

ＬＣＡＬＬＤＳ＿ＲＳＵＢ；读出８位数据。

ＲＥＴ

ＤＳ＿ＷＳＵＢＭＯＶＲ７，＃０８Ｈ

ＷＬ００ＰＲＲＣＡ；Ａ为地址字节。

ＭＯＶＰ１．０，Ｃ

ＳＥＴＢＰ１．１；在时钟上升沿

ＮＯＰ；输入地址字节。

ＣＬＲＰ１．１

ＤＪＮＺＲ７ＷＬ００Ｐ

ＲＥＴ

ＤＳ＿ＲＳＵＢＳＥＴＢＰ１．０；为读数据作准备。

ＭＯＶＲ７＃０８Ｈ

ＲＬ００Ｐ：ＳＥＴＢＰ１．１

ＮＯＰ

ＣＬＲＰ１．１；在第９个正脉冲的下

ＭＯＶＣ，Ｐ１．０；降沿开始输出数据。

ＲＲＣＡ；Ａ中为读出的数据。

ＤＪＮＺＲ７，ＲＬ００Ｐ

ＲＥＴ

若使用如下程序对DSl302的RAM1其内容为5AH进行读操作

ＲＥＡＤ：ＭＯＶＡ＃１１０００１０１Ｂ；RAM1单元的读地址。

ＬＣＡｌｌＤＳ＿ＲＥＡＤ；调用读子程序。

则程序执行后A中的数据为2DH，显然读出的数据不正确。若再使用一条RLA指令调整后，则A中为5AH，结果才正确。由此说明：使用上述程序读出的RAM1单元中的第0位数据实为第1位数据，读出的第7位数据实为第0位数据。

经笔者仔细研究时序图和多次试验得知，问题的原因在于：对于读操作时序，在SCLK出现第8个正脉冲时，上升沿输入地址字节的最后一位数据，而在此正脉冲的下降沿就要输出数据字节的第0位数据。然而笔者的程序中是在第9个正脉冲的下降沿才误认为输出了数据字节的第0位数据，此位数据事实上是第二个下降沿输出的，故实为数据字节的第1位数据。经笔者实验：只要RST保持为高电平，如果超过8个下降沿，它们将重新从第0位输出数据位，因程序中输出的最后一位数据位，是9个下降沿输出的数据位，故实为数据字节的第0位数据位。

由此可见，单字节读操作的时序图如改为图2所示时序图，则读者较容易理解可避免发生上述编程错误。

只要将上述的DS＿RSUB子程序改为如下的子程序即可解决上述问题：

ＤＳ＿ＲＳＵＢｌ：ＳＥＴＢＰ１．０；为读数据作准备

ＭＯＶＲ７，＃０８Ｈ

ＲＬ００Ｐ：ＣＬＲＰ１．１；ＳＣＬＫ第８个正脉冲的

ＭＯＶＣ，Ｐ１．０；下降沿开始输出数据。

ＲＡＣ

ＳＥＴＢＰ１．１

ＤＪＮＺＲ７，ＲＬ００Ｐ

ＲＥＴ

2禁止涓流充电出现的错误

涓流充电寄存器(TCR)控制着DSl302的涓流充电特性。据参考文献[1]、[2]介绍，寄存器的位(TCS)4～7决定着是否具备充电性能。仅在1010编码的条件下才具备充电性能，其它编码组合不允许充电。位2和3(DS)则在和之间选择是一个还是两个二极管串入其中。如果编码是01，选择一个二极管；如果编码是10，选择两个；其它编码将禁止充电。该寄存器的0和1位(RS)用于选择与二极管相串联的电阻值，其中编码01为2kΩ；10为4kΩ；11为8kΩ；而00将不允许充电。笔者编制了如下的允许涓流充电的控制程序（选择一个二极管，充电限流电阻为4kΩ）：

ＳＥＴＢＰ１．２；令=0

ＣＬＲＰ１．２；令ＳＣＬＫ＝０

ＣＬＲＰ１．２；令=1

ＭＯＶＡ＃９０Ｈ；ＴＣＲ的写地址

ＬＣＡＬＬＤＳ＿ＷＳＵＢ

ＭＯＶＡ＃１０１００１１０Ｂ；ＴＣＲ的命令

ＬＣＡＬＬＤＳ＿ＷＳＵＢ

用万用表串入与可充电池之间，执行程序后，则有电流流过万用表，表示充电正常。笔者通过将上述程序的第6句改为：MOVA，＃10100010B，即置DS为00来禁止涓流充电器工作。执行程序后，在与电池之间串入万用表，则仍有电流流过，表示尚未禁止充电。若将第6语句改为：MOVA，＃10101110B，即置DS为11，执行上述程序后情况仍如此。若将第6语句改为：

MOVA，＃01010110B即TCS≠1010

或：MOVA，＃10100100B即RS=00则充电被禁止。

笔者误认为芯片损坏，换上另一新购置的芯片，结果仍如此。随即笔者取下图1所示电路中的可充电池，换上一标称为10kΩ的电阻对芯片进行了测试，测试结果如表1所示=5V。

由此可见，当涓流充电控制寄存器中的DS位为00和11时并不能禁止充电，而是选择了一个二极管充电，这说明参考文献中介绍的有误。若要想禁止充电器充电，应将第６句改为：MOVA，＃0101XX00B即TCS≠1010，RS=00，这样，就能双保险地禁止充电。

3受干扰时钟／日历信息出现的错误

笔者将DSl302应用于某产品中，发现系统受到干扰时，有时其时钟停振不能正常工作，此时的时钟／日历信息也被修改。

经分析得知：系统受到干扰程序飞跑，在看门狗复位前，CPU正好执行写程序将写保护寄存器的最高位置0为允许写（实际上，在系统校时程序之后已将其置为1禁止写），修改了时钟／日历信息且使秒寄存器的最高位置1，致使时钟停振出现错误。

为避免此类错误的产生，笔者采用的方法是：在写程序中增加了某一检测条件，此条件为系统中某一口线上的电平，低电平条件满足。只有在实时校时过程中，才通过手动使此口线为低电平，实时校时过程完成后，又通过手动使此口线为高电平。这样只有实时校时过程中，才允许修改时钟／日历信息，因此起到了时钟／日历信息的写保护作用。生态环境需水量的研究发展综述内容摘要：归纳总结了国内外生态环境需水量研究的进展、方法及其研究成果。关键词：生态环境需水量研究进展一、生态环境需水量提出的历史背景自上世纪80年代可持续发展思想形成以来，可持续发展的评价理论和方法不断发展、完善。到上世纪90年代，全球性的水资源短缺和水环境危机促使人们更加关注水的可持续利用问题，尤其是水资源短缺和水环境危机而造成的生物多样性的减少、甚至物种的灭绝举世瞩目。因此水资源和生态环境的相关性研究，特别是生态环境需水量研究成为全球研究的人点之一。二、国内外生态环境需水量研究进展1、国外研究Gleick于1995年提出了基本生态需水量的概念，指出提供一定数量和质量的水给天然生境，以求最大程度地改变天然生态系统的过程，并保护物种的多样性和生态整合性；在他后来的研究中把此概念进一步与水资源短缺、危机和配置联系到一起。Falkenmark在1995年提出了“绿水”的概念，提醒人们注意生态系统对水资源的需求，水资源的供给不仅要满足满足人类的需求，而且也要满足生态系统的需求；部分研究者还对全球陆生生态系统所需要的“绿水”进行了估算。1996年Rashin等也提出了可持续的水利用要保证足够的水量来保护河流、湖泊和湿地生态系统；1999年Whipple等也提出了相类似的观点，他认为水资源的规划和管理需要更多地考虑环境的需求和调整。1999年Baird等针对各类型生态系统的基本结构和功能，较详细地分析了植物和水文过程的相互关系，强调了水作为环境因子对自然保护和恢复的作用。总体来看，国外研究强调水资源在整个生态系统中的地位和作用，特别是生物多样性的研究，认为水域生态系统是地区和全球可持续发展的中心内容。2、国内研究国内的生态环境需水量研究基本上与国外同步。20世纪70年代末，长江水资源保护科学研究所开展了环境用水初步探讨。20世纪80年代末期以西北干旱地区为基础，进行了旱地植被生态系统生态需水研究。1995年汤奇成计算了新疆律中的生态需水。1998-2000年贾宝全等以新疆为例探讨了生态用水的概念和分类，并估算了新疆的生态用水。1998年贺东辰在柴达木盆地研究中，将河川径流的25%留作柴达木盆地的生态需水量。1999年Zhang和Shen根据生态景观学的原理研究了柴达木盆地的生态用水问题，生态用水的分类基础为景观的类别。刘燕华、王礼先等先后西北部分区域的生态环境需水量估算。2000年李丽娟等以海滦河为例研究了河道生态环境需水问题。2000年由中国工程院组织实施、43位院士和近300位院外专家参加的《中国可持续发展水资源战略研究综合报告》中初步提出了生态环境需水理论，并估算了全国范围的生态需水。1996年、1999年刘昌明、何希吾提出了水热平衡、水盐平衡、水沙平衡、水量供需平衡与生态需水的相关关系。2001年——2002年，王西琴、崔保山、杨志峰等分别分析了河道、湿地、湖泊的生态环境需水量的内涵和阈值，并对其进行了估算和分析。2003年杨志峰等出版专著《生态环境需水量理论、方法与实践》，对生态环境需水量的概念和特征进行了系统的研究和阐述，特别是根据生态学的基本原理对生态环境需水量计算方法进行了有益的探索。总结国内的研究，主要从水量平衡角度和生态系统角度研究生态环境需水量问题，特别是从生态系统的整体性出发针对不同类型系统进行需水量研究估算。三、国内外的主要研究方法1、标准流量设定法分为：7Q10法和Tennant法。前者采用90%保证率最枯连续7天的流量作为设计值，我国在《制定地方水污染物排放标准的技术原则和方法》（GB3839-83）中规定：一般河流采用近10年最枯月平均流量或90%保证率最枯月平均流量。后者以河道年平均流量的百分数为基础进行计算，该方法在美国16个州使用。2、栖息地法栖息地法可分为河道湿周法、河道内流量增加法、R2CROSS法和CASIMIR法。河道湿周法认为：保护好临界区域的水生栖息地的湿周，就会对非临界区域的栖息地提供足够的保护。河道内流量增加法认为：通过模拟流速变化和细细地类型的关系，将水力学数据和生物学信息结合，找出适合水生生物栖息的流量。R2CROSS法认为：浅滩是最临界的河流栖息地类型，保护浅滩栖息地也将保护其他的水生栖息地。CASIMIR法认为：水力学模型、流量变化和生物类型之间存在相关关系，建立起模型就可以估算主要水生生物的数量和规模。3、曲线相关法即根据排污量与需要的河流流量关系，建立相关曲线。首先确定设计最小流量；其次计算水环境容量；最后计算允许最大排放量。并拟定出其关系曲线，用于估算不同排污量情况下的河道流量。4、功能设定法即根据河道生态环境需水的功能，计算需水量。根据河道的环境功能分别计算其污染物稀释净化需水量、输送河流泥砂需水量、抵抗海水入侵需水量等。5、水量补充法即通过计算河道内水量蒸发和渗漏量来计算需要补充河道内的水量，或根据水环境区划要求根据实际排污量和现有河道水量计算需要补充的河道需水量。四、国内的部分研究成果1、杨志峰等采用不同方法估算：黄河下游、淮河、海河的河道基本生态需水量依据生态环境质量的不同分别占生态环境需水量的8—41%、5—27%、4—22%；湖泊生态环境需水量依据生态环境质量的不同分别占降水资源总量的4.72——8.81%。2、根据田英等分析估算：城市生态环境需水量在城市供水中的比例为5.27——25.2%。3、李丽娟等的研究表明：海滦河生态需水量为流域地表径流总量的54%。4、据谢新民等以安阳市为例分析计算：安阳市的河道外生态环境需水量占总需水量的1%。5、倪进仁等研究表明：在考虑输砂的情况下，黄河下游的最小生态环境需水量为250亿M3。6、王西琴等研