DS12887時鐘芯片及其在LED中的應用

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

關鍵詞：時鐘芯片 LED顯示

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(shù)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(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(shù)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(shù)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(shù)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(xiàn)信號分離，在AD/ALE的下降沿把地址鎖入DS12887。

DS（數(shù)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(xiàn)在總線周期的后段，稱為數(shù)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(shù)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(shù)。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。