實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302程序設(shè)計(jì)中的問(wèn)題與對(duì)策及生態(tài)環(huán)境需水量的研究發(fā)展綜述

-PAGE1-串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302程序設(shè)計(jì)中的問(wèn)題與對(duì)策

摘要：指出了串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DSl302程序設(shè)計(jì)中幾個(gè)易被疏忽而導(dǎo)致錯(cuò)誤的問(wèn)題，分析了問(wèn)題的原因，并給出了解決問(wèn)題的方法。

關(guān)鍵詞：串行時(shí)鐘程序設(shè)計(jì)問(wèn)題原因解決方法

美國(guó)Dallas公司推出的串行接口實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DSl302可對(duì)時(shí)鐘芯片備份電池進(jìn)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(diǎn)，故該芯片可作為實(shí)時(shí)時(shí)鐘廣泛應(yīng)用于智能化儀器儀表中。

筆者在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)在對(duì)DSl302編程中有幾個(gè)問(wèn)題易被疏忽而導(dǎo)致錯(cuò)誤，現(xiàn)提供給讀者參考。

1讀操作出現(xiàn)的錯(cuò)誤

按照參考文獻(xiàn)[2]的讀操作程序框圖和參考文獻(xiàn)[1]、[2]所敘述的可知：?jiǎn)巫止?jié)讀操作每次需16個(gè)時(shí)鐘，地址字節(jié)在前8個(gè)時(shí)鐘周期的上升沿輸入，而數(shù)據(jù)字節(jié)在后8個(gè)時(shí)鐘周期的下降沿輸出。據(jù)此結(jié)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(dòng)芯片。

ＬＣＡＬＬＤＳ＿ＷＳＵＢ；寫８位地址。

ＬＣＡＬＬＤＳ＿ＲＳＵＢ；讀出８位數(shù)據(jù)。

ＲＥＴ

ＤＳ＿ＷＳＵＢＭＯＶＲ７，＃０８Ｈ

ＷＬ００ＰＲＲＣＡ；Ａ為地址字節(jié)。

ＭＯＶＰ１．０，Ｃ

ＳＥＴＢＰ１．１；在時(shí)鐘上升沿

ＮＯＰ；輸入地址字節(jié)。

ＣＬＲＰ１．１

ＤＪＮＺＲ７ＷＬ００Ｐ

ＲＥＴ

ＤＳ＿ＲＳＵＢＳＥＴＢＰ１．０；為讀數(shù)據(jù)作準(zhǔn)備。

ＭＯＶＲ７＃０８Ｈ

ＲＬ００Ｐ：ＳＥＴＢＰ１．１

ＮＯＰ

ＣＬＲＰ１．１；在第９個(gè)正脈沖的下

ＭＯＶＣ，Ｐ１．０；降沿開始輸出數(shù)據(jù)。

ＲＲＣＡ；Ａ中為讀出的數(shù)據(jù)。

ＤＪＮＺＲ７，ＲＬ００Ｐ

ＲＥＴ

若使用如下程序?qū)Sl302的RAM1其內(nèi)容為5AH進(jìn)行讀操作

ＲＥＡＤ：ＭＯＶＡ＃１１０００１０１Ｂ；RAM1單元的讀地址。

ＬＣＡｌｌＤＳ＿ＲＥＡＤ；調(diào)用讀子程序。

則程序執(zhí)行后A中的數(shù)據(jù)為2DH，顯然讀出的數(shù)據(jù)不正確。若再使用一條RLA指令調(diào)整后，則A中為5AH，結(jié)果才正確。由此說(shuō)明：使用上述程序讀出的RAM1單元中的第0位數(shù)據(jù)實(shí)為第1位數(shù)據(jù)，讀出的第7位數(shù)據(jù)實(shí)為第0位數(shù)據(jù)。

經(jīng)筆者仔細(xì)研究時(shí)序圖和多次試驗(yàn)得知，問(wèn)題的原因在于：對(duì)于讀操作時(shí)序，在SCLK出現(xiàn)第8個(gè)正脈沖時(shí)，上升沿輸入地址字節(jié)的最后一位數(shù)據(jù)，而在此正脈沖的下降沿就要輸出數(shù)據(jù)字節(jié)的第0位數(shù)據(jù)。然而筆者的程序中是在第9個(gè)正脈沖的下降沿才誤認(rèn)為輸出了數(shù)據(jù)字節(jié)的第0位數(shù)據(jù)，此位數(shù)據(jù)事實(shí)上是第二個(gè)下降沿輸出的，故實(shí)為數(shù)據(jù)字節(jié)的第1位數(shù)據(jù)。經(jīng)筆者實(shí)驗(yàn)：只要RST保持為高電平，如果超過(guò)8個(gè)下降沿，它們將重新從第0位輸出數(shù)據(jù)位，因程序中輸出的最后一位數(shù)據(jù)位，是9個(gè)下降沿輸出的數(shù)據(jù)位，故實(shí)為數(shù)據(jù)字節(jié)的第0位數(shù)據(jù)位。

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

ＤＳ＿ＲＳＵＢｌ：ＳＥＴＢＰ１．０；為讀數(shù)據(jù)作準(zhǔn)備

ＭＯＶＲ７，＃０８Ｈ

ＲＬ００Ｐ：ＣＬＲＰ１．１；ＳＣＬＫ第８?jìng)€(gè)正脈沖的

ＭＯＶＣ，Ｐ１．０；下降沿開始輸出數(shù)據(jù)。

ＲＡＣ

ＳＥＴＢＰ１．１

ＤＪＮＺＲ７，ＲＬ００Ｐ

ＲＥＴ

2禁止涓流充電出現(xiàn)的錯(cuò)誤

涓流充電寄存器(TCR)控制著DSl302的涓流充電特性。據(jù)參考文獻(xiàn)[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(gè)還是兩個(gè)二極管串入其中。如果編碼是01，選擇一個(gè)二極管；如果編碼是10，選擇兩個(gè)；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(lián)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(gè)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(wàn)用表串入與可充電池之間，執(zhí)行程序后，則有電流流過(guò)萬(wàn)用表，表示充電正常。筆者通過(guò)將上述程序的第6句改為：MOVA，＃10100010B，即置DS為00來(lái)禁止涓流充電器工作。執(zhí)行程序后，在與電池之間串入萬(wàn)用表，則仍有電流流過(guò)，表示尚未禁止充電。若將第6語(yǔ)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(yǔ)句改為：

MOVA，＃01010110B即TCS≠1010

或：MOVA，＃10100100B即RS=00則充電被禁止。

筆者誤認(rèn)為芯片損壞，換上另一新購(gòu)置的芯片，結(jié)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(biāo)稱為10kΩ的電阻對(duì)芯片進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1所示=5V。

由此可見，當(dāng)涓流充電控制寄存器中的DS位為00和11時(shí)并不能禁止充電，而是選擇了一個(gè)二極管充電，這說(shuō)明參考文獻(xiàn)中介紹的有誤。若要想禁止充電器充電，應(yīng)將第６句改為：MOVA，＃0101XX00B即TCS≠1010，RS=00，這樣，就能雙保險(xiǎn)地禁止充電。

3受干擾時(shí)鐘／日歷信息出現(xiàn)的錯(cuò)誤

筆者將DSl302應(yīng)用于某產(chǎn)品中，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)受到干擾時(shí)，有時(shí)其時(shí)鐘停振不能正常工作，此時(shí)的時(shí)鐘／日歷信息也被修改。

經(jīng)分析得知：系統(tǒng)受到干擾程序飛跑，在看門狗復(fù)位前，CPU正好執(zhí)行寫程序?qū)懕Ｗo(hù)寄存器的最高位置0為允許寫（實(shí)際上，在系統(tǒng)校時(shí)程序之后已將其置為1禁止寫），修改了時(shí)鐘／日歷信息且使秒寄存器的最高位置1，致使時(shí)鐘停振出現(xiàn)錯(cuò)誤。

為避免此類錯(cuò)誤的產(chǎn)生，筆者采用的方法是：在寫程序中增加了某一檢測(cè)條件，此條件為系統(tǒng)中某一口線上的電平，低電平條件滿足。只有在實(shí)時(shí)校時(shí)過(guò)程中，才通過(guò)手動(dòng)使此口線為低電平，實(shí)時(shí)校時(shí)過(guò)程完成后，又通過(guò)手動(dòng)使此口線為高電平。這樣只有實(shí)時(shí)校時(shí)過(guò)程中，才允許修改時(shí)鐘／日歷信息，因此起到了時(shí)鐘／日歷信息的寫保護(hù)作用。生態(tài)環(huán)境需水量的研究發(fā)展綜述內(nèi)容摘要：歸納總結(jié)了國(guó)內(nèi)外生態(tài)環(huán)境需水量研究的進(jìn)展、方法及其研究成果。關(guān)鍵詞：生態(tài)環(huán)境需水量研究進(jìn)展一、生態(tài)環(huán)境需水量提出的歷史背景自上世紀(jì)80年代可持續(xù)發(fā)展思想形成以來(lái)，可持續(xù)發(fā)展的評(píng)價(jià)理論和方法不斷發(fā)展、完善。到上世紀(jì)90年代，全球性的水資源短缺和水環(huán)境危機(jī)促使人們更加關(guān)注水的可持續(xù)利用問(wèn)題，尤其是水資源短缺和水環(huán)境危機(jī)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(guān)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(diǎn)之一。二、國(guó)內(nèi)外生態(tài)環(huán)境需水量研究進(jìn)展1、國(guó)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(shù)量和質(zhì)量的水給天然生境，以求最大程度地改變天然生態(tài)系統(tǒng)的過(guò)程，并保護(hù)物種的多樣性和生態(tài)整合性；在他后來(lái)的研究中把此概念進(jìn)一步與水資源短缺、危機(jī)和配置聯(lián)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(tǒng)對(duì)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(tǒng)的需求；部分研究者還對(duì)全球陸生生態(tài)系統(tǒng)所需要的“綠水”進(jìn)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(lái)保護(hù)河流、湖泊和濕地生態(tài)系統(tǒng)；1999年Whipple等也提出了相類似的觀點(diǎn)，他認(rèn)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(diào)整。1999年Baird等針對(duì)各類型生態(tài)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和功能，較詳細(xì)地分析了植物和水文過(guò)程的相互關(guān)系，強(qiáng)調(diào)了水作為環(huán)境因子對(duì)自然保護(hù)和恢復(fù)的作用?？傮w來(lái)看，國(guó)外研究強(qiáng)調(diào)水資源在整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中的地位和作用，特別是生物多樣性的研究，認(rèn)為水域生態(tài)系統(tǒng)是地區(qū)和全球可持續(xù)發(fā)展的中心內(nèi)容。2、國(guó)內(nèi)研究國(guó)內(nèi)的生態(tài)環(huán)境需水量研究基本上與國(guó)外同步。20世紀(jì)70年代末，長(zhǎng)江水資源保護(hù)科學(xué)研究所開展了環(huán)境用水初步探討。20世紀(jì)80年代末期以西北干旱地區(qū)為基礎(chǔ)，進(jìn)行了旱地植被生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)需水研究。1995年湯奇成計(jì)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(dá)木盆地研究中，將河川徑流的25%留作柴達(dá)木盆地的生態(tài)需水量。1999年Zhang和Shen根據(jù)生態(tài)景觀學(xué)的原理研究了柴達(dá)木盆地的生態(tài)用水問(wèn)題，生態(tài)用水的分類基礎(chǔ)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(wèn)題。2000年由中國(guó)工程院組織實(shí)施、43位院士和近300位院外專家參加的《中國(guó)可持續(xù)發(fā)展水資源戰(zhàn)略研究綜合報(bào)告》中初步提出了生態(tài)環(huán)境需水理論，并估算了全國(guó)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(guān)關(guān)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(nèi)涵和閾值，并對(duì)其進(jìn)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(shí)踐》，對(duì)生態(tài)環(huán)境需水量的概念和特征進(jìn)行了系統(tǒng)的研究和闡述，特別是根據(jù)生態(tài)學(xué)的基本原理對(duì)生態(tài)環(huán)境需水量計(jì)算方法進(jìn)行了有益的探索?？偨Y(jié)國(guó)內(nèi)的研究，主要從水量平衡角度和生態(tài)系統(tǒng)角度研究生態(tài)環(huán)境需水量問(wèn)題，特別是從生態(tài)系統(tǒng)的整體性出發(fā)針對(duì)不同類型系統(tǒng)進(jìn)行需水量研究估算。三、國(guó)內(nèi)外的主要研究方法1、標(biāo)準(zhǔn)流量設(shè)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(shè)計(jì)值，我國(guó)在《制定地方水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)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?jǐn)?shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算，該方法在美國(guó)16個(gè)州使用。2、棲息地法棲息地法可分為河道濕周法、河道內(nèi)流量增加法、R2CROSS法和CASIMIR法。河道濕周法認(rèn)為：保護(hù)好臨界區(qū)域的水生棲息地的濕周，就會(huì)對(duì)非臨界區(qū)域的棲息地提供足夠的保護(hù)。河道內(nèi)流量增加法認(rèn)為：通過(guò)模擬流速變化和細(xì)細(xì)地類型的關(guān)系，將水力學(xué)數(shù)據(jù)和生物學(xué)信息結(jié)合，找出適合水生生物棲息的流量。R2CROSS法認(rèn)為：淺灘是最臨界的河流棲息地類型，保護(hù)淺灘棲息地也將保護(hù)其他的水生棲息地。CASIMIR法認(rèn)為：水力學(xué)模型、流量變化和生物類型之間存在相關(guān)關(guān)系，建立起模型就可以估算主要水生生物的數(shù)量和規(guī)模。3、曲線相關(guān)法即根據(jù)排污量與需要的河流流量關(guān)系，建立相關(guān)曲線。首先確定設(shè)計(jì)最小流量；其次計(jì)算水環(huán)境容量；最后計(jì)算允許最大排放量。并擬定出其關(guān)系曲線，用于估算不同排污量情況下的河道流量。4、功能設(shè)定法即根據(jù)河道生態(tài)環(huán)境需水的功能，計(jì)算需水量。根據(jù)河道的環(huán)境功能分別計(jì)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(bǔ)充法即通過(guò)計(jì)算河道內(nèi)水量蒸發(fā)和滲漏量來(lái)計(jì)算需要補(bǔ)充河道內(nèi)的水量，或根據(jù)水環(huán)境區(qū)劃要求根據(jù)實(shí)際排污量和現(xiàn)有河道水量計(jì)算需要補(bǔ)充的河道需水量。四、國(guó)內(nèi)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(jù)生態(tài)環(huán)境質(zhì)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(jù)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的不同分別占降水資源總量的4.72——8.81%。2、根據(jù)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(jù)謝新民等以安陽(yáng)市為例分析計(jì)算：安陽(yáng)市的河道外生態(tài)環(huán)境需水量占總需水量的1%。5、倪進(jìn)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