單片機(jī)時(shí)鐘芯片DS12887的應(yīng)用

摘要：文中介紹了DS12887時(shí)鐘芯片的內(nèi)部框圖和引腳功能,結(jié)合實(shí)際電路分析了DS12887在LED顯示屏中的應(yīng)用、與80196KB顯示芯片的聯(lián)接方法和編程方法。

關(guān)鍵詞：時(shí)鐘芯片 LED顯示

DS12887是美國(guó)達(dá)接斯半導(dǎo)體公司（Dallas）最新推出的串行接口實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片,采用CMOS技術(shù)制成,具有內(nèi)部晶振和時(shí)鐘芯片備份鋰電池,同時(shí)它與目前IBM AT計(jì)算機(jī)常用的時(shí)鐘芯片MC146818B和DS1287管腳兼容,可直接替換。它所提供的世紀(jì)字節(jié)在位置32h,世紀(jì)寄存器32h到2000年1月1日將從19遞增到20。

采用DS12887芯片設(shè)計(jì)的時(shí)鐘電路無需任何外圍電路和器件,并具有良好的微機(jī)接口。DS12887芯片具有微功耗,外圍接口簡(jiǎn)單,精度高,工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn),可廣泛用于各種需要較高精度的實(shí)時(shí)時(shí)鐘系統(tǒng)中。

DS12887主要功能簡(jiǎn)介

（1）內(nèi)含一個(gè)鋰電池,斷電后運(yùn)行十年以上不丟失數(shù)據(jù)。

（2）計(jì)秒,分,時(shí),天,星期,日,月,年,并有閏年補(bǔ)嘗功能。

（3）二進(jìn)制數(shù)碼或BCD碼表示時(shí)間,日歷和定鬧。

（4）12小時(shí)或24小時(shí)制,12小時(shí)時(shí)鐘模式帶有PM和AM指示,有夏令時(shí)功能。

（5）Motorola和Intel總線時(shí)序選擇。

（6）有128個(gè)字節(jié)RAM單元與軟件接口,其中14個(gè)字節(jié)作為時(shí)鐘和控制寄存器,114字節(jié)為通用RAM,所有RAM單元數(shù)據(jù)都具有掉電保護(hù)功能。

（7）可編程方波信號(hào)輸出。

（8）中斷信號(hào)輸出（IRQ）和總線兼容,定鬧中斷,周期性中斷、時(shí)鐘更新周期結(jié)束中斷可分別由軟件屏蔽,也可分別進(jìn)行測(cè)試。

原理及引腳說明

DS12887內(nèi)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(shí)鐘和控制單元,114字節(jié)用戶非易失RAM,十進(jìn)制/二進(jìn)制累加器,總線接口電路,電源開關(guān)寫保護(hù)單元和內(nèi)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(dāng)5V電壓在正常范圍內(nèi)時(shí),數(shù)據(jù)可讀寫;當(dāng)Vcc低于4.25V,讀寫被禁止,計(jì)時(shí)功能仍繼續(xù);當(dāng)Vcc下降到3V以下時(shí),RAM和計(jì)時(shí)器供電被切換到內(nèi)部鋰電池。

MOT（模式選擇）：MOT引腳接到Vcc時(shí),選擇MOTOROLA時(shí)序,當(dāng)接到GND時(shí),選擇Intel時(shí)序。

SQW（方波信號(hào)輸出）：SQW引腳能從實(shí)時(shí)鐘內(nèi)部15級(jí)分頻器的13個(gè)抽頭中選擇一個(gè)作為輸出信號(hào),其輸出頻率可通過對(duì)寄存器A編程改變。

AD0-AD7（雙向地址/數(shù)據(jù)復(fù)用線）：總線接口,可與Motorola微機(jī)系列和Intel微機(jī)系列接口。

AS（地址選通輸入）：用于實(shí)現(xiàn)信號(hào)分離,在AD/ALE的下降沿把地址鎖入DS12887。

DS（數(shù)據(jù)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(dāng)使用Motorola時(shí)序時(shí),DS是一正脈沖,出現(xiàn)在總線周期的后段,稱為數(shù)據(jù)選通;在讀周期,DS指示DS12887驅(qū)動(dòng)雙向總線的時(shí)刻;在寫周期,DS的后沿使DS12887鎖存寫數(shù)據(jù)。選擇Intel時(shí)序時(shí),DS稱作（RD）,RD與典型存貯器的允許信號(hào)（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(shí)序時(shí),R/W是低電平信號(hào)時(shí),指示當(dāng)前周期是讀或?qū)懼芷?DS為高電平時(shí),R/W高電平指示讀周期,R/W信號(hào)一低電平信號(hào),稱為WR。在此模式下,R/W引腳與通用RAM的寫允許信號(hào)（WE）的含義相同。

CS（片選輸入）：在訪問DS12887的總線周期內(nèi),片選信號(hào)必須保持為低。

IRQ（中斷申請(qǐng)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(shí),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(fù)位輸出）：當(dāng)該腳保持低電平時(shí)間大于200ms,保證DS12887有效復(fù)位。

內(nèi)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(shí)時(shí)時(shí)鐘時(shí)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(gè)字節(jié)直接讀寫。

時(shí)間,日歷和定鬧單元

時(shí)間和日歷信息通過讀相應(yīng)的內(nèi)存字節(jié)來獲取,時(shí)間,日歷和定鬧通過寫相應(yīng)的內(nèi)存字節(jié)設(shè)置或初始化,其字節(jié)內(nèi)容可以是二進(jìn)制或BCD形式。時(shí)間可選擇12小時(shí)制或24小時(shí)制,當(dāng)選擇12小時(shí)制時(shí),小時(shí)字節(jié)的高門為邏輯“1”代表PM。時(shí)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(gè)字節(jié)走時(shí)1秒,檢查一次定鬧條件,如在更新時(shí),讀時(shí)間和日歷可能引起錯(cuò)誤,三個(gè)字節(jié)的定鬧字節(jié)有兩種使用方法。第一種,當(dāng)定鬧時(shí)間寫入相應(yīng)時(shí),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(zhǔn)時(shí)起動(dòng)一次。第二種,在三個(gè)定鬧字節(jié)中插入一個(gè)或多個(gè)不關(guān)心碼。不關(guān)心碼是任意從O0到FF的16進(jìn)制數(shù)。當(dāng)小時(shí)字節(jié)的不關(guān)心碼位置位時(shí),定鬧為小時(shí)發(fā)生一次;同樣,當(dāng)小時(shí)和分鐘定鬧字節(jié)置不關(guān)心位時(shí),每分鐘定鬧一次;當(dāng)三個(gè)字節(jié)都置不關(guān)心位時(shí),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(nèi)存,在更新周期也可訪問。

中斷

RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘加RAM向處理器提供三個(gè)獨(dú)立的,自動(dòng)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(jié)束中斷用于向程序指示一個(gè)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(xì)描述每個(gè)中斷發(fā)生條件。

晶振控制位

DS12887出廠時(shí),其內(nèi)部晶振被關(guān)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(guān)閉。

方波輸出選擇

15級(jí)分頻抽頭中的13個(gè)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(chǎn)生一個(gè)方波信號(hào),其頻率由寄存器A的RS0-RS3位設(shè)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(guān)。

周期中斷選擇

周期中斷可在IRQ腳產(chǎn)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(shí)間、日歷的準(zhǔn)確。更新周期還比較每一定鬧字節(jié)與相應(yīng)的時(shí)間字節(jié),如果匹配或三個(gè)字節(jié)都是不關(guān)心碼,則產(chǎn)生一次定鬧中斷。

狀態(tài)控制寄存器

DS12887有4個(gè)控制寄存器,它們?cè)谌魏螘r(shí)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(jìn)行位。當(dāng)UIP為1,更新轉(zhuǎn)換將很快發(fā)生,當(dāng)UIP為0,更新轉(zhuǎn)換至少在244s內(nèi)不會(huì)發(fā)生。DV0、DV1、DV2：用于開關(guān)晶振和復(fù)位分頻鏈。這些位的010唯一組合將打開晶振并充許RTC計(jì)時(shí)。

RS3、RS2、RS1、RS0：頻率選擇位,從15級(jí)頻率器13個(gè)抽頭中選一個(gè),或禁止分頻器輸入。選擇好的抽頭用于產(chǎn)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(shè)計(jì)的LED大屏幕系統(tǒng)中DS12887與80196KB的硬件連接圖。固化在下位機(jī)2764中的時(shí)間顯示子程序,由于篇幅關(guān)系在此從略,感興越的讀者可同本刊編輯部聯(lián)系。