DS12887時(shí)鐘芯片及其在LED中的應用

摘要：文中介紹了DS12887時(shí)鐘芯片的內部框圖和引腳功能，結合實(shí)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(guān)鍵詞：時(shí)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(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，采用CMOS技術(shù)制成，具有內部晶振和時(shí)鐘芯片備份鋰電池，同時(shí)它與目前IBM AT計算機常用的時(shí)鐘芯片MC146818B和DS1287管腳兼容，可直接替換。它所提供的世紀字節在位置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(shí)鐘電路無(wú)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(jiǎn)單，精度高，工作穩定可靠等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于各種需要較高精度的實(shí)時(shí)時(shí)鐘系統中。

DS12887主要功能簡(jiǎn)介

（1）內含一個(gè)鋰電池，斷電后運行十年以上不丟失數據。

（2）計秒，分，時(shí)，天，星期，日，月，年，并有閏年補嘗功能。

（3）二進(jìn)制數碼或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(xiàn)時(shí)序選擇。

（6）有128個(gè)字節RAM單元與軟件接口，其中14個(gè)字節作為時(shí)鐘和控制寄存器，114字節為通用RAM，所有RAM單元數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(xiàn)兼容，定鬧中斷，周期性中斷、時(shí)鐘更新周期結束中斷可分別由軟件屏蔽，也可分別進(jìn)行測試。

原理及引腳說(shuō)明

DS12887內部由振蕩電路，分頻電路，周期中斷/方波選擇電路，14字節時(shí)鐘和控制單元，114字節用戶(hù)非易失RAM，十進(jìn)制/二進(jìn)制累加器，總線(xiàn)接口電路，電源開(kāi)關(guān)寫(xiě)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(shí)，數據可讀寫(xiě)；當Vcc低于4.25V,讀寫(xiě)被禁止，計時(shí)功能仍繼續；當Vcc下降到3V以下時(shí)，RAM和計時(shí)器供電被切換到內部鋰電池。

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

SQW（方波信號輸出）：SQW引腳能從實(shí)時(shí)鐘內部15級分頻器的13個(gè)抽頭中選擇一個(gè)作為輸出信號，其輸出頻率可通過(guò)對寄存器A編程改變。

AD0-AD7（雙向地址/數據復用線(xiàn)）：總線(xiàn)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(shí)現信號分離，在A(yíng)D/ALE的下降沿把地址鎖入DS12887。

DS（數據選通或讀輸入）：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(shí)序時(shí)，DS是一正脈沖，出現在總線(xiàn)周期的后段，稱(chēng)為數據選通；在讀周期，DS指示DS12887驅動(dòng)雙向總線(xiàn)的時(shí)刻；在寫(xiě)周期，DS的后沿使DS12887鎖存寫(xiě)數據。選擇Intel時(shí)序時(shí)，DS稱(chēng)作（RD），RD與典型存貯器的允許信號（OE）的定義相同。

R/W（讀/寫(xiě)輸入）：R/W引腳也有兩種操作模式。選Motorola時(shí)序時(shí)，R/W是低電平信號時(shí)，指示當前周期是讀或寫(xiě)周期，DS為高電平時(shí)，R/W高電平指示讀周期，R/W信號一低電平信號，稱(chēng)為WR。在此模式下，R/W引腳與通用RAM的寫(xiě)允許信號（WE）的含義相同。

CS（片選輸入）：在訪(fǎng)問(wèn)DS12887的總線(xiàn)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(méi)有中斷的條件滿(mǎn)足時(shí)，IRQ處于高阻態(tài)。IRQ線(xiàn)是漏極開(kāi)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(shí)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字節的用戶(hù)RAM存放。10字節的存放實(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字節特殊寄存器組成，幾乎所有的128個(gè)字節直接讀寫(xiě)。

時(shí)間，日歷和定鬧單元

時(shí)間和日歷信息通過(guò)讀相應的內存字節來(lái)獲取，時(shí)間，日歷和定鬧通過(guò)寫(xiě)相應的內存字節設置或初始化，其字節內容可以是二進(jìn)制或BCD形式。時(shí)間可選擇12小時(shí)制或24小時(shí)制，當選擇12小時(shí)制時(shí)，小時(shí)字節的高門(mén)為邏輯“1”代表PM。時(shí)間，日歷和定鬧字節是雙緩沖的，總是可訪(fǎng)問(wèn)的。每秒鐘這10個(gè)字節走時(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誤，三個(gè)字節的定鬧字節有兩種使用方法。第一種，當定鬧時(shí)間寫(xiě)入相應時(shí)，分，秒，定鬧單元，在定允許鬧位置高的條件下，定鬧中斷每天準時(shí)起動(dòng)一次。第二種，在三個(gè)定鬧字節中插入一個(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。當小時(shí)字節的不關(guān)心碼位置位時(shí)，定鬧為小時(shí)發(fā)生一次；同樣，當小時(shí)和分鐘定鬧字節置不關(guān)心位時(shí)，每分鐘定鬧一次；當三個(gè)字節都置不關(guān)心位時(shí)，每秒中斷一次。

非易失RAM

在DS1288中，114字節通用非易失RAM不專(zhuān)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(fǎng)問(wèn)。

中斷

RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘加RAM向處理器提供三個(gè)獨立的，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描述每個(gè)中斷發(fā)生條件。

晶振控制位

DS12887出廠(chǎng)時(shí)，其內部晶振被關(guān)掉，以防止鉭電池在芯片裝入系統前被消耗。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，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(guò)用程序控制方波輸出允許位SQWE來(lái)控制SQW引腳輸出的開(kāi)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每一秒執行一次更新周期，保證時(shí)間、日歷的準確。更新周期還比較每一定鬧字節與相應的時(shí)間字節，如果匹配或三個(gè)字節都是不關(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，它們在任何時(shí)間都可訪(fǎng)問(wèn)，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(huì )發(fā)生。DV0、DV1、DV2：用于開(kāi)關(guān)晶振和復位分頻鏈。這些位的010唯一組合將打開(kāi)晶振并充許RTC計時(shí)。

RS3、RS2、RS1、RS0：頻率選擇位，從15級頻率器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(hù)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大屏幕系統中DS12887與80196KB的硬件連接圖。固化在下位機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。