实时时钟芯片DS12887的应用设计

DS12887是Dallas半导体公司推出的实时时钟芯片，在芯片内部集成了石英晶体、锂电池和其他支持电路，在没有外部供电的情况下，可以正确走时10年；可以计数时分秒、年月日和星期等信息，而且润年补偿到2100年有效；内部的闹钟寄存器用来保存闹钟时间，当实时时间等于闹钟时间时，在DS12887的IRQ
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引脚输出低电平，微控制器可以利用此信号作为闹钟信号来处理。笔者用万用板焊接了电路，实物图见如图1。下面将介绍如何使用DS12887制作这个时钟。


芯片引脚

了解了"主角"的基本特性，再来看看它的引脚。一个芯片的引脚可以看作是跟外界"交流"的通道，了解了引脚的用法就可以知道如何跟单片机相连。芯片引脚如图2所示，其中部分引脚命名与官方的数据手册有所不同，原数据手册上使用的是Motorala总线时序的命名方式，这里为了方便理解，采用Intel总线时序的命名方式，因为文章所使用的51单片机即为Intel时序。这两种总线时序最初分别是用在Motorala和Intel两家公司生产的芯片中，有兴趣的朋友可以在DS12887的数据手册上找到更详细的信息。引脚MOT为总线方式选择，DS12887可以有两种时序：当MOT接VCC时选择Motorala总线时序；当MOT接地或悬空时选择Intel总线时序。本文用AT89S52作为控制器，AT89S52作为一种典型的51单片机，理所当然使用的是Intel总线时序。

AD0~AD7是地址、数据复用线，跟标准的51单片机的P0口类似，在一个读写周期里的前后两个时间段分别是作为地址线或数据线。可以直接连接到AT89S52的P0口。

ALE为地址锁存信号，因为DS12887数据地址线采用分时复用的形式，所以需要ALE作地址锁存信号。在一个读写周期里AD0~AD7引脚上首先出现的信号表示地址，通过ALE的下降沿将该信号锁存到DS12887的地址寄存器，稍后AD0~AD7引脚上出现的信号则表示写入或读出DS12887的数据。ALE可以直接连接至AT89S52的ALE引脚。

RD
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、WR
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是读写控制信号引脚，分别连接AT89S52的RD
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（P3.7）、WR
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（P3.6）引脚。CS
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为片选信号，为低电平时选中芯片，可以跟AT89S52的P2.7脚相连，这样就可以形成DS12887的读写基地址：0x0000。

IRQ
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引脚为中断输出信号，当DS12887产生中断时，在IRQ
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引脚输出有效低电平，该引脚为漏极开路输出，在外部需要加上拉电阻。复位功能在本设计中不使用，RST
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可以直接接高电平。

片内资源

看完了外面，进到里面看看。DS12887内部有10字节的时钟（时、分、秒）、闹钟（时、分、秒）和日历（年、月、日、星期）寄存器和4个控制寄存器以及114字节的通用RAM。地址分配如附表所示。在本文的设计中只使用了前面14字节的时钟、闹钟、日历和控制寄存器，其余的114字节的RAM并未使用。采用了图3所示的电路图后，片内的14字节的地址分配就是从0x0000～0x000D，在程序中可以像访问外部RAM一样方便地读取和写入数据至这些地址。0x0000～0x0009是时钟、闹钟和日历寄存器，保留了时间信息等相关内容，单片机可以通过读取这些内容将时间信息显示出来。寄存器A的BIT6～BIT5控制DS12887内部晶体振荡器的关断。寄存器B控制各种中断的使能，在本文中需要将闹钟使能位（BIT5）打开，BIT2决定输出的时钟数据是十六进制或是BCD码，BIT1决定时间采用的格式：24小时或12小时制。寄存器C保存了中断标志位，若在使用多种中断的情况下，微控制器可以通过读取该寄存器辨别是产生了何种中断，从而进入相应的处理程序。而在本设计中，只使用了闹钟中断，当在/IRQ引脚输出低电平时，就可以判断产生了闹钟时间到的中断。但是仍需要通过读取该寄存器以清楚中断标志，以免程序重复处理。寄存器D是与器件是否有效相关的寄存器，本电路无需处理该寄存器。


硬件电路

电路使用4位一体共阴极数码管显示时钟、闹钟和日历信息，数码管采用CD4511作硬件译码，74LS06作动态选择和驱动电路。电路图如图3所示。CD4511是一种用于数码管显示的译码芯片，在芯片输入引脚（D~A）输入4位二进制数值，在输出端（a~g）则译码输出共阴极数码管所需要显示的数值，例如在CD4511的D~A这4个引脚输入"0101"（十进制的"5"，D为最高有效位数据），则在输出端的a~g输出"1011011"。而且CD4511有个很有用的"消隐"功能，即当输入端D~A的值大于9时，输出端a~g呈现高阻态