单片机时钟芯片DS12887的应用

摘要：文中介绍了DS12887时钟芯片的内部框图和引脚功能,结合实际电路分析了DS12887在LED显示屏中的应用、与80196KB显示芯片的联接方法和编程方法。

关键词：时钟芯片 LED显示

DS12887是美国达接斯半导体公司（Dallas）最新推出的串行接口实时时钟芯片,采用CMOS技术制成,具有内部晶振和时钟芯片备份锂电池,同时它与目前IBM AT计算机常用的时钟芯片MC146818B和DS1287管脚兼容,可直接替换。它所提供的世纪字节在位置32h,世纪寄存器32h到2000年1月1日将从19递增到20。

采用DS12887芯片设计的时钟电路无需任何外围电路和器件,并具有良好的微机接口。DS12887芯片具有微功耗,外围接口简单,精度高,工作稳定可靠等优点,可广泛用于各种需要较高精度的实时时钟系统中。

DS12887主要功能简介

（1）内含一个锂电池,断电后运行十年以上不丢失数据。

（2）计秒,分,时,天,星期,日,月,年,并有闰年补尝功能。

（3）二进制数码或BCD码表示时间,日历和定闹。

（4）12小时或24小时制,12小时时钟模式带有PM和AM指示,有夏令时功能。

（5）Motorola和Intel总线时序选择。

（6）有128个字节RAM单元与软件接口,其中14个字节作为时钟和控制寄存器,114字节为通用RAM,所有RAM单元数据都具有掉电保护功能。

（7）可编程方波信号输出。

（8）中断信号输出（IRQ）和总线兼容,定闹中断,周期性中断、时钟更新周期结束中断可分别由软件屏蔽,也可分别进行测试。

原理及引脚说明

DS12887内部由振荡电路,分频电路,周期中断/方波选择电路,14字节时钟和控制单元,114字节用户非易失RAM,十进制/二进制累加器,总线接口电路,电源开关写保护单元和内部锂电池等部分组成。DS12887引脚分配如图1：

Vcc：直流电源+5V电压。当5V电压在正常范围内时,数据可读写;当Vcc低于4.25V,读写被禁止,计时功能仍继续;当Vcc下降到3V以下时,RAM和计时器供电被切换到内部锂电池。

MOT（模式选择）：MOT引脚接到Vcc时,选择MOTOROLA时序,当接到GND时,选择Intel时序。

SQW（方波信号输出）：SQW引脚能从实时钟内部15级分频器的13个抽头中选择一个作为输出信号,其输出频率可通过对寄存器A编程改变。

AD0-AD7（双向地址/数据复用线）：总线接口,可与Motorola微机系列和Intel微机系列接口。

AS（地址选通输入）：用于实现信号分离,在AD/ALE的下降沿把地址锁入DS12887。

DS（数据选通或读输入）：DS/RD引脚有两种操作模式,取决于MOT引脚的电平,当使用Motorola时序时,DS是一正脉冲,出现在总线周期的后段,称为数据选通;在读周期,DS指示DS12887驱动双向总线的时刻;在写周期,DS的后沿使DS12887锁存写数据。选择Intel时序时,DS称作（RD）,RD与典型存贮器的允许信号（OE）的定义相同。

R/W（读/写输入）：R/W引脚也有两种操作模式。选Motorola时序时,R/W是低电平信号时,指示当前周期是读或写周期,DS为高电平时,R/W高电平指示读周期,R/W信号一低电平信号,称为WR。在此模式下,R/W引脚与通用RAM的写允许信号（WE）的含义相同。

CS（片选输入）：在访问DS12887的总线周期内,片选信号必须保持为低。

IRQ（中断申请输入）：低电平有效,可作微处理的中断输入。没有中断的条件满足时,IRQ处于高阻态。IRQ线是漏极开路输入,要求外接上接电阻。

RESET（复位输出）：当该脚保持低电平时间大于200ms,保证DS12887有效复位。

内部功能

地址分配

DS12887的地址由114字节的用户RAM存放。10字节的存放实时时钟时间,日历和定闹RAM及用于控制和状态的4字节特殊寄存器组成,几乎所有的128个字节直接读写。

时间,日历和定闹单元

时间和日历信息通过读相应的内存字节来获取,时间,日历和定闹通过写相应的内存字节设置或初始化,其字节内容可以是二进制或BCD形式。时间可选择12小时制或24小时制,当选择12小时制时,小时字节的高门为逻辑“1”代表PM。时间,日历和定闹字节是双缓冲的,总是可访问的。每秒钟这10个字节走时1秒,检查一次定闹条件,如在更新时,读时间和日历可能引起错误,三个字节的定闹字节有两种使用方法。第一种,当定闹时间写入相应时,分,秒,定闹单元,在定允许闹位置高的条件下,定闹中断每天准时起动一次。第二种,在三个定闹字节中插入一个或多个不关心码。不关心码是任意从O0到FF的16进制数。当小时字节的不关心码位置位时,定闹为小时发生一次;同样,当小时和分钟定闹字节置不关心位时,每分钟定闹一次;当三个字节都置不关心位时,每秒中断一次。

非易失RAM

在DS1288中,114字节通用非易失RAM不专用一任何特殊功能,它们可被处理器程序用作非易失内存,在更新周期也可访问。

中断

RTC实时时钟加RAM向处理器提供三个独立的,自动的中断源。定闹中断的发生率可编程,从每秒一次到每天一次,周期性中断的发生率可从500ms到122s选择。更新结束中断用于向程序指示一个更新周期完成。中断控制和状态位在寄存器B和C中,本文的其它部分将详细描述每个中断发生条件。

晶振控制位

DS12887出厂时,其内部晶振被关掉,以防止钽电池在芯片装入系统前被消耗。寄存器A的BIT4-BIT6的其它组合都是使晶振关闭。

方波输出选择

15级分频抽头中的13个可用于15选1选择器,选择分频器抽头的目的是在SQW引脚产生一个方波信号,其频率由寄存器A的RS0-RS3位设置。SQW频率选择器与周期中断发生器共有15选1选择器,一旦频率选择好,通过用程序控制方波输出允许位SQWE来控制SQW引脚输出的开关。

周期中断选择

周期中断可在IRQ脚产生500ms一次到每122μs一次的中断,中断步率同样由寄存A确定,它的控制位为寄存器B中的PIE位。

更新周期

DS12887每一秒执行一次更新周期,保证时间、日历的准确。更新周期还比较每一定闹字节与相应的时间字节,如果匹配或三个字节都是不关心码,则产生一次定闹中断。

状态控制寄存器

DS12887有4个控制寄存器,它们在任何时间都可访问,即使更新周期也不例外。

寄存器A

UIP：更新周期正在进行位。当UIP为1,更新转换将很快发生,当UIP为0,更新转换至少在244s内不会发生。DV0、DV1、DV2：用于开关晶振和复位分频链。这些位的010唯一组合将打开晶振并充许RTC计时。

RS3、RS2、RS1、RS0：频率选择位,从15级频率器13个抽头中选一个,或禁止分频器输入。选择好的抽头用于产生方波（SQW引脚）输出和周期中断,用户可以：

（1）用PIE位允许中断。

（2）用SQWE位允许并用相同的频率。

寄存器B、C、D的介绍从略

图2是作者所设计的LED大屏幕系统中DS12887与80196KB的硬件连接图。固化在下位机2764中的时间显示子程序,由于篇幅关系在此从略,感兴越的读者可同本刊编辑部联系。