單片機時鐘芯片DS12887的應用

DS12887是美國達接斯半導體公司（Dallas）最新推出的串行接口實時時鐘芯片,采用CMOS技術制成,具有內部晶振和時鐘芯片備份鋰電池,同時它與目前IBM AT計算機常用的時鐘芯片MC146818B和DS1287管腳兼容,可直接替換。它所提供的世紀字節(jié)在位置32h,世紀寄存器32h到2000年1月1日將從19遞增到20。

采用DS12887芯片設計的時鐘電路無需任何外圍電路和器件,并具有良好的微機接口。DS12887芯片具有微功耗,外圍接口簡單,精度高,工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點,可廣泛用于各種需要較高精度的實時時鐘系統(tǒng)中。

DS12887主要功能簡介

（1）內含一個鋰電池,斷電后運行十年以上不丟失數據。

（2）計秒,分,時,天,星期,日,月,年,并有閏年補嘗功能。

（3）二進制數碼或BCD碼表示時間,日歷和定鬧。

（4）12小時或24小時制,12小時時鐘模式帶有PM和AM指示,有夏令時功能。

（5）Motorola和Intel總線時序選擇。

（6）有128個字節(jié)RAM單元與軟件接口,其中14個字節(jié)作為時鐘和控制寄存器,114字節(jié)為通用RAM,所有RAM單元數據都具有掉電保護功能。

（7）可編程方波信號輸出。

（8）中斷信號輸出（IRQ）和總線兼容,定鬧中斷,周期性中斷、時鐘更新周期結束中斷可分別由軟件屏蔽,也可分別進行測試。

原理及引腳說明

DS12887內部由振蕩電路,分頻電路,周期中斷/方波選擇電路,14字節(jié)時鐘和控制單元,114字節(jié)用戶非易失RAM,十進制/二進制累加器,總線接口電路,電源開關寫保護單元和內部鋰電池等部分組成。DS12887引腳分配如圖1：

Vcc：直流電源+5V電壓。當5V電壓在正常范圍內時,數據可讀寫;當Vcc低于4.25V,讀寫被禁止,計時功能仍繼續(xù);當Vcc下降到3V以下時,RAM和計時器供電被切換到內部鋰電池。

MOT（模式選擇）：MOT引腳接到Vcc時,選擇MOTOROLA時序,當接到GND時,選擇Intel時序。

SQW（方波信號輸出）：SQW引腳能從實時鐘內部15級分頻器的13個抽頭中選擇一個作為輸出信號,其輸出頻率可通過對寄存器A編程改變。

AD0-AD7（雙向地址/數據復用線）：總線接口,可與Motorola微機系列和Intel微機系列接口。

AS（地址選通輸入）：用于實現信號分離,在AD/ALE的下降沿把地址鎖入DS12887。

DS（數據選通或讀輸入）：DS/RD引腳有兩種操作模式,取決于MOT引腳的電平,當使用Motorola時序時,DS是一正脈沖,出現在總線周期的后段,稱為數據選通;在讀周期,DS指示DS12887驅動雙向總線的時刻;在寫周期,DS的后沿使DS12887鎖存寫數據。選擇Intel時序時,DS稱作（RD）,RD與典型存貯器的允許信號（OE）的定義相同。

R/W（讀/寫輸入）：R/W引腳也有兩種操作模式。選Motorola時序時,R/W是低電平信號時,指示當前周期是讀或寫周期,DS為高電平時,R/W高電平指示讀周期,R/W信號一低電平信號,稱為WR。在此模式下,R/W引腳與通用RAM的寫允許信號（WE）的含義相同。

CS（片選輸入）：在訪問DS12887的總線周期內,片選信號必須保持為低。

IRQ（中斷申請輸入）：低電平有效,可作微處理的中斷輸入。沒有中斷的條件滿足時,IRQ處于高阻態(tài)。IRQ線是漏極開路輸入,要求外接上接電阻。

RESET（復位輸出）：當該腳保持低電平時間大于200ms,保證DS12887有效復位。

內部功能

地址分配

DS12887的地址由114字節(jié)的用戶RAM存放。10字節(jié)的存放實時時鐘時間,日歷和定鬧RAM及用于控制和狀態(tài)的4字節(jié)特殊寄存器組成,幾乎所有的128個字節(jié)直接讀寫。

時間,日歷和定鬧單元

時間和日歷信息通過讀相應的內存字節(jié)來獲取,時間,日歷和定鬧通過寫相應的內存字節(jié)設置或初始化,其字節(jié)內容可以是二進制或BCD形式。時間可選擇12小時制或24小時制,當選擇12小時制時,小時字節(jié)的高門為邏輯“1”代表PM。時間,日歷和定鬧字節(jié)是雙緩沖的,總是可訪問的。每秒鐘這10個字節(jié)走時1秒,檢查一次定鬧條件,如在更新時,讀時間和日歷可能引起錯誤,三個字節(jié)的定鬧字節(jié)有兩種使用方法。第一種,當定鬧時間寫入相應時,分,秒,定鬧單元,在定允許鬧位置高的條件下,定鬧中斷每天準時起動一次。第二種,在三個定鬧字節(jié)中插入一個或多個不關心碼。不關心碼是任意從O0到FF的16進制數。當小時字節(jié)的不關心碼位置位時,定鬧為小時發(fā)生一次;同樣,當小時和分鐘定鬧字節(jié)置不關心位時,每分鐘定鬧一次;當三個字節(jié)都置不關心位時,每秒中斷一次。

非易失RAM

在DS1288中,114字節(jié)通用非易失RAM不專用一任何特殊功能,它們可被處理器程序用作非易失內存,在更新周期也可訪問。

中斷

RTC實時時鐘加RAM向處理器提供三個獨立的,自動的中斷源。定鬧中斷的發(fā)生率可編程,從每秒一次到每天一次,周期性中斷的發(fā)生率可從500ms到122s選擇。更新結束中斷用于向程序指示一個更新周期完成。中斷控制和狀態(tài)位在寄存器B和C中,本文的其它部分將詳細描述每個中斷發(fā)生條件。

晶振控制位

DS12887出廠時,其內部晶振被關掉,以防止鉭電池在芯片裝入系統(tǒng)前被消耗。寄存器A的BIT4-BIT6的其它組合都是使晶振關閉。

方波輸出選擇

15級分頻抽頭中的13個可用于15選1選擇器,選擇分頻器抽頭的目的是在SQW引腳產生一個方波信號,其頻率由寄存器A的RS0-RS3位設置。SQW頻率選擇器與周期中斷發(fā)生器共有15選1選擇器,一旦頻率選擇好,通過用程序控制方波輸出允許位SQWE來控制SQW引腳輸出的開關。

周期中斷選擇

周期中斷可在IRQ腳產生500ms一次到每122μs一次的中斷,中斷步率同樣由寄存A確定,它的控制位為寄存器B中的PIE位。

更新周期

DS12887每一秒執(zhí)行一次更新周期,保證時間、日歷的準確。更新周期還比較每一定鬧字節(jié)與相應的時間字節(jié),如果匹配或三個字節(jié)都是不關心碼,則產生一次定鬧中斷。

狀態(tài)控制寄存器

DS12887有4個控制寄存器,它們在任何時間都可訪問,即使更新周期也不例外。

寄存器A

UIP：更新周期正在進行位。當UIP為1,更新轉換將很快發(fā)生,當UIP為0,更新轉換至少在244s內不會發(fā)生。DV0、DV1、DV2：用于開關晶振和復位分頻鏈。這些位的010唯一組合將打開晶振并充許RTC計時。

RS3、RS2、RS1、RS0：頻率選擇位,從15級頻率器13個抽頭中選一個,或禁止分頻器輸入。選擇好的抽頭用于產生方波（SQW引腳）輸出和周期中斷,用戶可以：

（1）用PIE位允許中斷。

（2）用SQWE位允許并用相同的頻率。

寄存器B、C、D的介紹從略

圖2是作者所設計的LED大屏幕系統(tǒng)中DS12887與80196KB的硬件連接圖。固化在下位機2764中的時間顯示子程序,由于篇幅關系在此從略,感興越的讀者可同本刊編輯部聯(lián)系。