时钟芯片2.docx
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时钟芯片2
DS12887是美国达拉斯半导体公司最新推出的时钟芯片，采用CMOS技术制成，把时钟芯片所需的晶振和外部锂电池相关电路集于芯片内部，同时它与目前IBMAT计算机常用的时钟芯片MC146818B和DS1287管脚兼容，可直接替换。
采用DS12887芯片设计的时钟电路勿需任何外围电路并具有良好的微机接口。
DS12887芯片具有微轼耗、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场合中。
其主要功能如下：
（1）内含一个锂电池，断电情况运行十年以上不丢失数据。
（2）计秒、分、时、天、星期、日、月、年，并有闰年补偿功能。
（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PWM和AM指导，有夏令时功能。
（5）MOTOROLA5和INATAEL总线时序选择。
（6）有128个RAM单元与软件音响器，其中14个作为字节时钟和控制寄存器，114字节为通用RAM，所有ARAM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。
2.DS12887的原理及管脚说明
DS12887内部原理如图1所示，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/二进制计加器、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。
图2显示了DS12887管脚排列图。
下面分别说明管脚功能：
GND，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和计时器被切换到内部锂电池。
MOT（模式选择）：
MOT管脚接到VCC时，选择MOTOROLA时序，当接到GFND时，选择INTEL时序。
SQW（方波信号同）：
SQW管脚能从实时时钟内部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客脚有两种操作模式，取决于MOT管脚的电平，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管脚也有两种操作模式。
选MOTOROLA时序时，R/W是一电平信号，指示当前周期是读或写周期，DSO为高电平时，R/W高电平指示读周期，R/W低电平指示写周期；选INTEL时序，R/W信号是一低电平信号，称为WR。
在此模式下，R/W管脚与通用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。
3.DS12887的内部功能
3.1地址分配图
DS12887的地下分配图如图3所示，由114字节的用户RAM，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个字节可直接读写。
3.2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，其字节内容可以是十进制或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，小时字节搞位为逻辑“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C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由于相线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。
3.3非易失RAM
在DS12887中，114字节通用非易失RAM不专用于任何特殊功能，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。
3.4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122µs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。
3.5晶振控制位
DS12887出厂时，其内部晶振被关掉，以防止锂电池在芯片装入系统前被消耗。
寄存器A的BIT4～BIT6为010时打开晶振，分频链复位，BIT4～BIT6的其它组合都是使晶振关闭。
3.6方波输出选择
如图1原理图所示，15级分步抽着中的13个可用于15选1选择器，选择分频器抽头的目的是在SQW管脚产生一个方波信号，其频率由寄存器A的RS0～RS3位设置。
SQW频率选择与周期中断发生器共离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SWQE来控制SQW管脚输出的开关。
3.7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，中断频率同样由寄存A确定，它的控制位为寄存器B中的PIE位。
3.8更新周期
DS12887每秒执行一次更新周期还比较每一定闹字节与相应的时间字节，如果匹配枵三个字节都是不关心码，则产生一次定闹中断。
4.DS12887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。
4.1寄存器A
BIT7
BIT6
BIT5
BIT4
BIT3
BIT2
BIT1
BIT0
UIP
DV2
DV1
DV0
RS3
RS2
RS1
RS0
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244µs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允许RTC计时。
表1列了邮周期中断率和方波频率。
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管脚）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SQAW输出；
（3）二者同时允许并用相同的频率；
（4）都不允许
4.2寄存器B
BIT7
BIT6
BIT5
BIT4
BIOT3
BIT2
BIT2
BIT1
SET
PIE
ALE0
VIE
SQWE
DM
24/12
DSE
SET：
SET为0，时间更新正常进行，每秒计数走时一次，当SET位写入1，时间更新被禁止，程序可初始化时间和日历字节。
PIE：
周期中断劲旅位，PIE为1，则允许以选定的频率拉低IRQ管脚，产和不足齿数民：
PIE为0，则禁止中断。
AIE：
定闹中断允许位，PIE为1，允许中断，否则禁止中断。
SQWE：
方波允许位，置1选定频率方波从SQW脚输出；为0-时，SQW脚为低。
DM：
数据模式位，DM为1青蛙为十进制数据，而0表明是BCD码的数据。
24/12：
小时格式位，1表明24小时械，而0表明12小时械。
DSE：
P夏令时允许位，当DSE置1时允许两个特殊的更新，在四月份的第一时期日、时间从1：
59：
59AM时改变为1：
00：
00AM，当DSE位为0，这种特殊修正不发生。
4.3寄存器C
BIT7
BIY6
BIT5
BIT4
BIT3
BIT2
BIT1
BIT0
IRQF
PF
AF
VF
0
0
0
0
IRQF：
中断申请标志位。
当下列表达式中一个或多个为真时，置1。
PF=PIE=1；AF=AIE=1；
UF=UIE=1；
即：
IRQF=PF·PIE+AF·AIE+UF·UIE
只要IRQF为1，IRQ管脚输出低，程序读寄存器C以后或RESET管脚为低后，所有标志位清零。
AF：
定闹中断标志位，只读，AF为1表明现在时间与定闹时间匹配。
VF：
更新周期结束标志位。
VF为1表明更新周期结束。
BIAT0～BIT3：
未用状态位，读出总为0，不能写入。
4.4寄存器D
BIT7
BIT6
BIT5
BIT4
BIOT3
BIT2
BIT1
BIT0
VRT
0
0
0
0
0
0
0
VRT：
内部锂电池状态位，平时应总读出1，如出现0，表明内部锂电池耗尽。
BIT0～BIT6：
未用状态位，读出总为0，不能写入。
5.硬件接口电路
DS12887时钟芯片和AT89C51单微机的接口电路如图4所示，选择DS12887时钟芯片的地址总线及AS端口和AT89C51单片微机的P0及ALE端直接相联；而DS、R/W读写控制线与单片机的RD、WAR控制线相连；DS12887的高位地址由80C31半日片机的P2.7端口来片选，则DS12887的高8位地址定为7FH，而其低8侠地址则由芯片内部各单元的地址来决定（00H～3FH）；DS12887的中断输出端IRQ和80C的外部INT0端相联，给单片机提供中断信号；DS12887的SQW端口可编程产生方波输出信号。
6.接口软件
下面为DS12887时钟芯片和80C31单片机的接口软件，假定采用每天24小时制的非夏令时，时间数据格式为BCD码，初始化时间为1996年1月1日9时00分00秒，1k方波输出。
时钟芯片每一秒种向单片机申请中断一次，一方面让单片机修改一次时钟显示，另一方面也给单片微机系统提供时间基准。
（1）DS12887时钟芯片的初始化写入程序
MOVDPTR，#7F0AH；寄存器A地址
MOV A，#70H：
DV2～DV0=111，分频复位
MOVX @DPTR，AA
INC DPTR：
到寄存器B地址
MOV A，#8AH：
停止更新，允许更新中断，选BCD码，24小时制
MOVX @DPRT，A
MOV QPL，#00H，秒单元地址
CLR A：
00秒
MOVX @DPTR，A
MOVDPL，#02H；分单元地址
CLR A：
00分
MOVX@DPTR，A
MOVDPL，#04H；时单元地址
MOV A，#09H；9时
MOVX @DPTR，A
MOV DPL#07H；日单元地址
MOV A，@01H：
1日
MOVX ＠DPTR，A
INC DPTR：
到月单元地址
MOV A，＃01H；1月
MOVX @DPTR，A
IC DPTR：
到年单元地址
MOV A，#96H；1996年
MOVX @DPTR，A
INC DPTR；到寄存器A地址
MOV A，#26H；DV2～DV0=010 RS3～RS0=0110
MOVX @DPTR，A：
选周期中断率为976.5625µs，允许方波输出，频率1kHz
INC DPTR：
到寄存器B
MOV A，#1AH；每秒更新一次，允许方波输出，24小时制
MOVX @DPTR，A：
时钟开始运行
（2）读取DS12887时钟日历数据程序
DS12887的日历时钟通常有中断和查询两种方法读出。
但在读数据时，首先要判断数据是否更新结束，只有在数据更新结束时数据读出才有效。
①采用查询法读取数据：
查询寄存器A的UIP位，当UIP=0时，数据更新结束，可以读出。
以下是采用查询方法，从秒至年单元的数据读出后存入80C31内部RAM的30～35H单元中，该部分程序如下：
MOV DPTR，#7F0AH；寄存器A地址
MOVX A，@DPTR
WAIT：
JB ACC，7，WAIT：
UIP=1则等待更新完毕
MOV DPL，@00H；秒地址
MOV R0，#30H；取目标首地址
MOVX A，@DPTR；取秒数据
MOV @R0，A：
送入80C31的内部RAM缓冲区
IC DPTR：
移指针
IC R0
；以下略
②采用中断法读取数据
当DS12887发出中断请示，单片微机可以响应中断而读取日历数据。
对于更新结束中断，中断时更新结束，数据有效，可以直接读取日历数据；对于闹钟中断和周期中断也需查询寄存器A的UIP位，当UIP=0时，数据更新结束，再读出日历时钟，具体指令这里不再列出
一种新型的时钟日历芯片DS12C887
2010-04-0817:
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∙
∙导读:
DS12C887实时时钟芯片功能丰富，可以用来直接代替IBMPC上的时钟日历芯片DS12887，同时，它的管脚也和MC146818B、DS12887相兼容。
o关键字
o寄存器 读取 总线
∙1器件特性
DS12C887实时时钟芯片功能丰富，可以用来直接代替IBMPC上的时钟日历芯片DS12887，同时，它的管脚也和MC146818B、DS12887相兼容。
由于DS12C887能够自动产生世纪、年、月、日、时、分、秒等时间信息，其内部又增加了世纪寄存器，从而利用硬件电路解决子“千年”问题；DS12C887中自带有锂电池，外部掉电时，其内部时间信息还能够保持10年之久；对于一天内的时间记录，有12小时制和24小时制两种模式。
在12小时制模式中，用AM和PM区分上午和下午；时间的表示方法也有两种，一种用二进制数表示，一种是用BCD码表示；DS12C887中带有128字节RAM，其中有11字节RAM用来存储时间信息，4字节RAM用来存储DS12C887的控制信息，称为控制寄存器，113字节通用RAM使用户使用；此外用户还可对DS12C887进行编程以实现多种方波输出，并可对其内部的三路中断通过软件进行屏蔽。
2引脚功能
DS12C887的引脚排列如图1所示，各管脚的功能说明如下：
GND、VCC：
直流电源，其中VCC接+5V输入，GND接地，当VCC输入为+5V时，用户可以访问DS12C887内RAM中的数据，并可对其进行读、写操作；当VCC的输入小于+4.25V时，禁止用户对内部RAM进行读、写操作，此时用户不能正确获取芯片内的时间信息；当VCC的输入小于+3V时，DS12C887会自动将电源发换到内部自带的锂电池上，以保证内部的电路能够正常工作。
MOT：
模式选择脚，DA12C887有两种工作模式，即Motorola模式和Intel模式，当MOT接VCC时，选用的工作模式是Motorola模式，当MOT接GND时，选用的是Intel模式。
本文主要讨论Intel模式。
SQW：
方波输出脚，当供电电压VCC大于4.25V时，SQW脚可进行方波输出，此时用户可以通过对控制寄存器编程来得到13种方波信号的输出。
AD0～AD7：
复用地址数据总线，该总线采用时分复用技术，在总线周期的前半部分，出现在AD0～AD7上的是地址信息，可用以选通DS12C887内的RAM，总线周期的后半部分出现在AD0～AD7上的数据信息。
AS：
地址选通输入脚，在进行读写操作时，AS的上升沿将AD0～AD7上出现的地址信息锁存到DS12C887上，而下一个下降沿清除AD0～AD7上的地址信息，不论是否有效，DS12C887都将执行该操作。
DS/RD：
数据选择或读输入脚，该引脚有两种工作模式，当MOT接VCC时，选用Motorola工作模式，在这种工作模式中，每个总线周期的后一部分的DS为高电平，被称为数据选通。
在读操作中，DS的上升沿使DS12C887将内部数据送往总线AD0～AD7上，以供外部读取。
在写操作中，DS的下降沿将使总线AD0～AD7上的数据锁存在DS12C887中；当MOT接GND时，选用Intel工作模式，在该模式中，该引脚是读允许输入脚，即ReadEnable。
R/W：
读/写输入端，该管脚也有2种工作模式，当MOT接VCC时，R/W工作在Motorola模式。
此时，该引脚的作用是区分进行的是读操作还是写操作，当R/W为高电平时为读操作，R/W为低电平时为写操作；当MOT接GND时，该脚工作在Intle模式，此时该作为写允许输入，即WriteEnable。
CS：
片选输入，低电平有效。
IRQ：
中断请求输入，低电平有效，该脚有效对DS12C887内的时钟、日历和RAM中的内容没有任何影响，仅对内部的控制寄存器有影响，在典型的应用中，RESET可以直接接VCC，这样可以保证DS12C887在掉电时，其内部控制寄存器不受影响。
在DS12C887内有11字节RAM用来存储时间信息，4字节用来存储控制信息，其具体垢地址及取值如表1所列。
由表1可以看出：
DS12C887内部有控制寄存器的A-B等4个控制寄存器，用户都可以在任何时候对其进行访问以对DS12C887进行控制操作。
表1DS12C887的存储功能
地?
址
功 能
取值范围十进制数
取值范围
二进制
BCD码
0
秒
0～59
00～3B
00～59
1
秒闹铃
0～59
00～3B
00～59
2
分
059
00～3B
00～59
3
分闹铃
0～59
00～3B
00～59
4
12小时模式
0～12
01～0CAM，
81～8CPM
01～12AM，
81～92PM
24小时模式
0～23
00～17
00～23
5
时闹铃，12小时制
1～12
01～0CAM，
81～8CPM
01～12AM，
81～92PM
时闹铃，24小时制
0～23
00～17
00～23
6
星期几（星期天=1）
1～7
01～07
01～07
7
日
1～31
01～1F
01～31
8
月
1～12
01～0C
01～12
9
年
0～99
00～63
00～99
10
控制寄存器A
11
控制寄存器B
12
控制寄存器C
13
控制寄存器D
50
世纪
0～99
NA
19，20
3应用
在各种设备、家电、仪器、工业控制系统中，可以很容易地用DS12C887来组成时间获取单元，以实现各种时间的获取。
图2是用8031单片机和DS12C887构成的时间获取电路图，其中DS12C887的基地址为7F00H，相应的程序采用C51语言编写（以Intel工作模式为例）。
由8031单片机和DS12C887构成的时间获取电路的初始化程序如下：
XBYTE[0x7F00+0x0B]=0x82;
XBYTE[0x7F00+0x0A]=0xA0;
XBYTE[0x7F00+0x0A]=0x20;
XBYTE[0x7F00+0x0B]=0x02;
/*所有的中断禁止，24小时制，BCD码模式*/
以下均获取时间程序：
unsignedchardatat-century;
unsignedchardatat-year;
unsignedchardatat-month;
unsignedchardatat-date;
unsignedchardatat-week;
unsignedchardatat-hour;
unsignedchardatat-minute;
unsignedchardatat-second;
if（（XBYTE[7F00+0x0A]&0x80）!
=0）{
t-century=XBYTE[0x7F00+0x32];/*读取世纪*/
t-year=XBYTE[Ox7F00+0x09];/*读取年份*/
t-month=XBYTE[Ox7F00+0x08];/*读取月份*/
t-date=XBYTE[Ox7F00+0x07];/*读取日期*/
t-week=XBYTE[Ox7F00+0x06];/*读取星期几*/
t-hour=XBYTE[Ox7F00+0x04];/*读取小时*/
t-minute=XBYTE[DS12887+0x02];/*读取分钟*/
t-second=XBYTE[Ox7F00+0x00]；}/*读取秒*/
4结束语
Dallas公司的时钟日历芯片DS12C887功能丰富，使用简单，可能性高，是时间产生电路的良好选择。
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