DS12887使用電子教案

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。DS12887使用-DS12887為DALLAS公司生產(chǎn)的實(shí)時時鐘芯片，除具有實(shí)時鐘功能外，它還具有114字節(jié)的通用RAM。內(nèi)藏鋰電池，并與廣泛應(yīng)用的DS1287、MC146818B腳對腳兼容。本文從應(yīng)用角度出發(fā)，概述了其功能特點(diǎn)、外部特性、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及與微機(jī)芯片的接口應(yīng)用。關(guān)鍵詞：更新周期；非易失RAM；各總線兼容；定鬧中斷；周期性中斷1.DS12887的功能特點(diǎn)DS12887是美國達(dá)拉斯半導(dǎo)體公司最新推出的時鐘芯片，采用CMOS技術(shù)制成，把時鐘芯片所需的晶振和外部鋰電池相關(guān)電路集于芯片內(nèi)部，同時它與目

2、前IBMAT計算機(jī)常用的時鐘芯片MC146818B和DS1287管腳兼容，可直接替換。采用DS12887芯片設(shè)計的時鐘電路勿需任何外圍電路并具有良好的微機(jī)接口。DS12887芯片具有微軾耗、外圍接口簡單、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)時時鐘場合中。其主要功能如下：(1)內(nèi)含一個鋰電池，斷電情況運(yùn)行十年以上不丟失數(shù)據(jù)。(2)計秒、分、時、天、星期、日、月、年，并有閏年補(bǔ)償功能。(3)二進(jìn)制數(shù)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PWM和AM指導(dǎo)，有夏令時功能。(5）MOTOROLA5和INATAEL總線時序選擇。(6)有12

3、8個RAM單元與軟件音響器，其中14個作為字節(jié)時鐘和控制寄存器，114字節(jié)為通用RAM，所有ARAM單元數(shù)據(jù)都具有掉電保護(hù)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(jié)束中斷可分別由軟件屏蔽，也可分別進(jìn)行測試。2.DS12887的原理及管腳說明DS12887內(nèi)部原理如圖1所示，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(jìn)制/二進(jìn)制計加器、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。圖2顯示了DS12887管腳排列圖。下面分別說明管腳功能：GND，VCC：直流電源+

4、5V電壓。當(dāng)5V電壓在正常范圍內(nèi)時，數(shù)據(jù)可讀寫；當(dāng)VCC低于4.25V，讀寫被禁止，計時功能仍繼續(xù)；當(dāng)VCC下降到3V以下時，RAM和計時器被切換到內(nèi)部鋰電池。MOT(模式選擇)：MOT管腳接到VCC時，選擇MOTOROLA時序，當(dāng)接到GFND時，選擇INTEL時序。SQW(方波信號同)：SQW管腳能從實(shí)時時鐘內(nèi)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。AD0AD7(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)信號分離，在AD/ALE的下降沿把地址鎖入DS12887。DS(數(shù)據(jù)

5、選通或讀輸入)：DS/RD客腳有兩種操作模式，取決于MOT管腳的電平，當(dāng)使用MOTOROLA時序時，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)動雙向總的時刻，在寫周期，DS的后沿使DS12887鎖存寫數(shù)據(jù)。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管腳也有兩種操作模式。選MOTOROLA時序時，R/W是一電平信號，指示當(dāng)前周期是讀或?qū)懼芷?，DSO為高電平時，R/W高電平指示讀周期，R/W低電平指示寫周期；選INTEL時序，R/W信號是一低電平信號，稱為WR。在此模式下，R/W管腳

6、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(nèi)，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(fù)位輸出)：當(dāng)該腳保持低電平時間大于200ms，保證DS12887有效復(fù)位。3.DS12887的內(nèi)部功能3.1地址分配圖DS12887的地下分配圖如圖3所示，由114字節(jié)的用戶RAM，10字節(jié)的存放實(shí)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)可直接讀寫。3.2時間、日歷和定鬧單元時間

7、和日歷信息通過讀相應(yīng)的內(nèi)存字節(jié)來獲取，時間、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)容可以是十進(jìn)制或BCD形式。時間可選擇12小時制或24小時制，當(dāng)選擇12小時制時，小時字節(jié)搞位為邏輯“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(dāng)定鬧時間寫入相應(yīng)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(zhǔn)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(guān)心碼。不關(guān)心碼是任意從C到FF的16進(jìn)制數(shù)。當(dāng)小時字節(jié)的不關(guān)心碼位置位時，定鬧為小時

8、發(fā)生一次由于相線小時和分鐘定鬧字節(jié)置不關(guān)心位時，每分鐘定鬧一次；當(dāng)三個字節(jié)都置不關(guān)心位時，每秒中斷一次。3.3非易失RAM在DS12887中，114字節(jié)通用非易失RAM不專用于任何特殊功能，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。3.4中斷RTC實(shí)時時鐘加RAM向處理器提供三個獨(dú)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(jié)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(xì)描述每個中斷發(fā)生條件。3.5晶振控制位DS12887出廠時，其內(nèi)部晶振被關(guān)掉，以防止鋰電池在

9、芯片裝入系統(tǒng)前被消耗。寄存器A的BIT4BIT6為010時打開晶振，分頻鏈復(fù)位，BIT4BIT6的其它組合都是使晶振關(guān)閉。3.6方波輸出選擇如圖1原理圖所示，15級分步抽著中的13個可用于15選1選擇器，選擇分頻器抽頭的目的是在SQW管腳產(chǎn)生一個方波信號，其頻率由寄存器A的RS0RS3位設(shè)置。SQW頻率選擇與周期中斷發(fā)生器共離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SWQE來控制SQW管腳輸出的開關(guān)。3.7周期中斷選擇周期中斷可在IRQ腳產(chǎn)生500ms一次到每122s一次的中斷，中斷頻率同樣由寄存A確定，它的控制位為寄存器B中的PIE位。3.8更新周期DS12887每秒執(zhí)行

10、一次更新周期還比較每一定鬧字節(jié)與相應(yīng)的時間字節(jié)，如果匹配枵三個字節(jié)都是不關(guān)心碼，則產(chǎn)生一次定鬧中斷。4.DS12887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。4.1寄存器ABIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0UIPDV2DV1DV0RS3RS2RS1RS0UIP：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允許RTC計時。表1列了郵周期中斷率和方波頻率。RS3，RS2，RS1

11、，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(chǎn)生方波(SQW管腳)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SQAW輸出；(3)二者同時允許并用相同的頻率；(4)都不允許4.2寄存器BBIT7BIT6BIT5BIT4BIOT3BIT2BIT2BIT1SETPIEALE0VIESQWEDM24/12DSESET：SET為0，時間更新正常進(jìn)行，每秒計數(shù)走時一次，當(dāng)SET位寫入1，時間更新被禁止，程序可初始化時間和日歷字節(jié)。PIE：周期中斷勁旅位，PIE為1，則允許以選定的頻率拉低IRQ管腳，產(chǎn)和不足齒數(shù)民：PIE為0，則

12、禁止中斷。AIE：定鬧中斷允許位，PIE為1，允許中斷，否則禁止中斷。SQWE：方波允許位，置1選定頻率方波從SQW腳輸出；為0-時，SQW腳為低。DM：數(shù)據(jù)模式位，DM為1青蛙為十進(jìn)制數(shù)據(jù)，而0表明是BCD碼的數(shù)據(jù)。24/12：小時格式位，1表明24小時械，而0表明12小時械。DSE：P夏令時允許位，當(dāng)DSE置1時允許兩個特殊的更新，在四月份的第一時期日、時間從1：59：59AM時改變?yōu)?：00：00AM，當(dāng)DSE位為0，這種特殊修正不發(fā)生。4.3寄存器CBIT7BIY6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0IRQFPFAFVF0000IRQF：中斷申請標(biāo)志位。當(dāng)下列表達(dá)式中一個或

13、多個為真時，置1。PF=PIE=1；AF=AIE=1；UF=UIE=1；即：IRQF=PFPIE+AFAIE+UFUIE只要IRQF為1，IRQ管腳輸出低，程序讀寄存器C以后或RESET管腳為低后，所有標(biāo)志位清零。AF：定鬧中斷標(biāo)志位，只讀，AF為1表明現(xiàn)在時間與定鬧時間匹配。VF：更新周期結(jié)束標(biāo)志位。VF為1表明更新周期結(jié)束。BIAT0BIT3：未用狀態(tài)位，讀出總為0，不能寫入。4.4寄存器DBIT7BIT6BIT5BIT4BIOT3BIT2BIT1BIT0VRT0000000VRT：內(nèi)部鋰電池狀態(tài)位，平時應(yīng)總讀出1，如出現(xiàn)0，表明內(nèi)部鋰電池耗盡。BIT0BIT6：未用狀態(tài)位，讀出總為0，不

14、能寫入。5.硬件接口電路DS12887時鐘芯片和80C31單微機(jī)的接口電路如圖4所示。模式選擇腳MOT拉地，選擇不NTEL時序，選擇DS12887時鐘芯片的地址總線及AS端口和80C31單片微機(jī)的P0及ALE端直接相聯(lián)；而DS、R/W讀寫控制線與單片機(jī)的RD、WAR控制線相連；DS12887的高位地址由80C31半日片機(jī)的P2.7端口來片選，則DS12887的高8位地址定為7FH，而其低8俠地址則由芯片內(nèi)部各單元的地址來決定(00H3FH)；DS12887的中斷輸出端IRQ和80C的外部INT0端相聯(lián)，給單片機(jī)提供中斷信號；DS12887的SQW端口可編程產(chǎn)生方波輸出信號。6.接口軟件下面為D

15、S12887時鐘芯片和80C31單片機(jī)的接口軟件，假定采用每天24小時制的非夏令時，時間數(shù)據(jù)格式為BCD碼，初始化時間為1996年1月1日9時00分00秒，1k方波輸出。時鐘芯片每一秒種向單片機(jī)申請中斷一次，一方面讓單片機(jī)修改一次時鐘顯示，另一方面也給單片微機(jī)系統(tǒng)提供時間基準(zhǔn)。(1)DS12887時鐘芯片的初始化寫入程序MOVDPTR，#7F0AH；寄存器A地址MOVA，#70H：DV2DV0=111，分頻復(fù)位MOVXDPTR，AAINCDPTR：到寄存器B地址MOVA，#8AH：停止更新，允許更新中斷，選BCD碼，24小時制MOVXDPRT，AMOVQPL，#00H，秒單元地址CLRA：00

16、秒MOVXDPTR，AMOVDPL，#02H；分單元地址CLRA：00分MOVXDPTR，AMOVDPL，#04H；時單元地址MOVA，#09H；9時MOVXDPTR，AMOVDPL#07H；日單元地址MOVA，01H：1日MOVXDPTR，AINCDPTR：到月單元地址MOVA，01H；1月MOVXDPTR，AICDPTR：到年單元地址MOVA，#96H；1996年MOVXDPTR，AINCDPTR；到寄存器A地址MOVA，#26H；DV2DV0=010RS3RS0=0110MOVXDPTR，A：選周期中斷率為976.5625s，允許方波輸出，頻率1kHzINCDPTR：到寄存器BMOVA，

17、#1AH；每秒更新一次，允許方波輸出，24小時制MOVXDPTR，A：時鐘開始運(yùn)行(2)讀取DS12887時鐘日歷數(shù)據(jù)程序DS12887的日歷時鐘通常有中斷和查詢兩種方法讀出。但在讀數(shù)據(jù)時，首先要判斷數(shù)據(jù)是否更新結(jié)束，只有在數(shù)據(jù)更新結(jié)束時數(shù)據(jù)讀出才有效。采用查詢法讀取數(shù)據(jù)：查詢寄存器A的UIP位，當(dāng)UIP=0時，數(shù)據(jù)更新結(jié)束，可以讀出。以下是采用查詢方法，從秒至年單元的數(shù)據(jù)讀出后存入80C31內(nèi)部RAM的3035H單元中，該部分程序如下：MOVDPTR，#7F0AH；寄存器A地址MOVXA，DPTRWAIT：JBACC，7，WAIT：UIP=1則等待更新完畢MOVDPL，00H；秒地址MOVR

18、0，#30H；取目標(biāo)首地址MOVXA，DPTR；取秒數(shù)據(jù)MOVR0，A：送入80C31的內(nèi)部RAM緩沖區(qū)ICDPTR：移指針I(yè)CR0；以下略采用中斷法讀取數(shù)據(jù)當(dāng)DS12887發(fā)出中斷請示，單片微機(jī)可以響應(yīng)中斷而讀取日歷數(shù)據(jù)。對于更新結(jié)束中斷，中斷時更新結(jié)束，數(shù)據(jù)有效，可以直接讀取日歷數(shù)據(jù)；對于鬧鐘中斷和周期中斷也需查詢寄存器A的UIP位，當(dāng)UIP=0時，數(shù)據(jù)更新結(jié)束，再讀出日歷時鐘，具體指令這里不再列出。DS12887時鐘驅(qū)動程序/*文件名稱：ds12c887.c適用范圍：時鐘芯片ds12c887的驅(qū)動程序*/#include/*命令常量定義*/#defineCMD_START_DS12C88

19、70 x20/*開啟時鐘芯片*/#defineCMD_START_OSCILLATOR0 x70/*開啟振蕩器，處于抑制狀態(tài)*/#defineCMD_CLOSE_DS12C8870 x30/*關(guān)掉時鐘芯片*/*所有的置位使用或操作，清除使用與操作*/#defineMASK_SETB_SET0 x80/*禁止刷新*/#defineMASK_CLR_SET0 x7f/*使能刷新*/#defineMASK_SETB_DM0 x04/*使用HEX格式*/#defineMASK_CLR_DM0 xfb/*使用BCD碼格式*/#defineMASK_SETB_24120 x02/*使用24小時模式*/#d

20、efineMASK_CLR_24120 xfd/*使用12小時模式*/#defineMASK_SETB_DSE0 x01/*使用夏令時*/#defineMASK_CLR_DSE0 xfe/*不使用夏令時*/*寄存器地址通道定義*/xdatacharchSecondsChannel_at_0 xdf00;xdatacharchMinutesChannel_at_0 xdf02;xdatacharchHoursChannel_at_0 xdf04;xdatacharchDofWChannel_at_0 xdf06;xdatacharchDateChannel_at_0 xdf07;xdatacha

21、rchMonthChannel_at_0 xdf08;xdatacharchYearChannel_at_0 xdf09;xdatacharchCenturyChannel_at_0 xdf32;xdatacharchRegA_at_0 xdf0a;xdatacharchRegB_at_0 xdf0b;xdatacharchRegC_at_0 xdf0c;xdatacharchRegD_at_0 xdf0d;/*函數(shù)聲明部分*/voidStartDs12c887(void);voidCloseDs12c887(void);voidInitDs12c887(void);unsignedcharG

22、etSeconds(void);unsignedcharGetMinutes(void);unsignedcharGetHours(void);unsignedcharGetDate(void);unsignedcharGetMonth(void);unsignedcharGetYear(void);unsignedcharGetCentury(void);voidSetTime(unsignedcharchSeconds,unsignedcharchMinutes,unsignedcharchHours);voidSetDate(unsignedcharchDate,unsignedchar

23、chMonth,unsignedcharchYear);/*函數(shù)功能：該函數(shù)用來啟動時鐘芯片工作應(yīng)用范圍：僅在時鐘芯片首次使用時用到一次入口參數(shù)：出口參數(shù)：*/voidStartDs12c887(void)chRegA=CMD_START_DS12C887;/*函數(shù)功能：該函數(shù)用來關(guān)閉時鐘芯片應(yīng)用范圍：一般用不到入口參數(shù)：出口參數(shù)：*/voidCloseDs12c887(void)chRegA=CMD_CLOSE_DS12C887;voidInitDs12c887()StartDs12c887();chRegB=chRegB|MASK_SETB_SET;/*禁止刷新*/chRegB=chReg

24、B&MASK_CLR_DM|MASK_SETB_2412&MASK_CLR_DSE;/*使用BCD碼格式、24小時模式、不使用夏令時*/chCenturyChannel=0 x21;/*設(shè)置為21世紀(jì)*/chRegB=chRegB&MASK_CLR_SET;/*使能刷新*/*函數(shù)功能：該函數(shù)用來從時鐘芯片讀取秒字節(jié)應(yīng)用范圍：入口參數(shù)：出口參數(shù)：*/unsignedcharGetSeconds(void)return(chSecondsChannel);/*函數(shù)功能：該函數(shù)用來從時鐘芯片讀取分字節(jié)應(yīng)用范圍：入口參數(shù)：出口參數(shù)：*/unsignedcharGetMinutes(void)return(chMinutesChannel);/*函數(shù)功能：該函數(shù)用來從時鐘芯片讀取小時字節(jié)應(yīng)用范圍：入口參數(shù)：出口參數(shù)：*/unsignedcharGetHours(void)return(chHoursChannel);/*函數(shù)功能：該函數(shù)用來從時鐘芯片讀取日字節(jié)應(yīng)用范圍：入口參數(shù)：出口參數(shù)：*/unsignedcharGetDate(void)return(chDateChannel);/*函數(shù)功能：該函數(shù)用來從時鐘芯片讀取月字