📄 新型实时时钟芯片ds12887原理与应用.htm
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<HTML><HEAD><TITLE>新型实时时钟芯片DS12887原理与应用</TITLE>
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<P> </P>
<P> </P>
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<TR>
<TD width=153></TD>
<TD width=585></TD></TR>
<TR>
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<P align=center><FONT face=文鼎广告体 color=#008080 size=4><B><IMG height=60
hspace=5 src="新型实时时钟芯片DS12887原理与应用.files/56789xw.gif" width=91 vspace=5
border=0><BR>器件在线</B></FONT>
<P align=center> </P></TD>
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<P align=center><B><FONT lang=ZH-CN face=隶书 size=5><SPAN
style="BACKGROUND-COLOR: #ffff00">新型实时时钟芯片DS12887原理与应用</SPAN></FONT></B></P>
<P align=center><FONT lang=ZH-CN face=楷体_GB2312 size=2>后勤工程学院
郭凌 姚大红</FONT></P></TD></TR>
<TR align=middle>
<TD width=738 colSpan=2><SPAN class=main1>
<P class=MsoNormal> </P>
<P class=MsoNormal align=left><FONT size=2><SPAN class=main1
style="FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'"><B>摘要：</B></SPAN></FONT></SPAN><SPAN
class=main1><FONT lang=ZH-CN face=楷体_GB2312
size=2>DS12887为DALLAS公司生产的实时时钟芯片，除具有实时钟功能外，它还具有114字节的通用RAM。内藏锂电池，并与广泛应用的DS1287、MC146818B脚对脚兼容。本文从应用角度出发，概述了其功能特点、外部特性、内部结构及与微机芯片的接口应用。</FONT></SPAN><SPAN
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style="FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'"><BR><B><FONT
size=2>关键词：</FONT></B></SPAN><FONT lang=ZH-CN face=楷体_GB2312 size=2>更新周期；
非易失RAM； 各总线兼容； 定闹中断； 周期性中断</FONT></P>
<P> </P></TD></TR>
<TR align=middle>
<TD style="LINE-HEIGHT: 150%" align=left width=744 colSpan=2>
<P><FONT face=黑体 size=4><B>1. DS12887的功能特点</B></FONT>
<P> <FONT face=宋体
size=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IBM
AT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：<BR>
(1)内含一个锂电池，断电情况运行十年以上不丢失数据。</FONT><FONT face=宋体
size=2><BR>
(2)计秒、分、时、天、星期、日、月、年，并有闰年补偿功能。<BR>
(3)二进制数码或BCD码表示时间、日历和定闹。<BR>
(4)12小时或24小时制，12小时时钟模式带有PWM和AM指</FONT><FONT face=宋体
size=2>导，有夏令时功能。</FONT><B><FONT face=黑体 size=4><IMG height=225
src="新型实时时钟芯片DS12887原理与应用.files/970103t1.jpg" width=344 align=right
border=0></FONT></B><FONT face=宋体 size=2><BR>
(5）MOTOROLA5和INATAEL总线时序选择。<BR>
(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。<BR>
(7)可编程方波信号输出。<BR> (8)中断信号输出(<SPAN
style="TEXT-DECORATION: overline">IRQ</SPAN>)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。</FONT>
<P><B><FONT face=黑体 size=4>2. DS12887的原理及管脚说明</FONT></B>
<P><FONT face=宋体 size=2>
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：<IMG
height=183 src="新型实时时钟芯片DS12887原理与应用.files/970103t2.jpg" width=130
align=right border=0><BR>
GND，V<SUB>CC</SUB>：直流电源+5V电压。当5V电压在正常范围内时，数据可读写；当V<SUB>CC</SUB>低于4.25V，读写被禁止，计时功能仍继续；当V<SUB>CC</SUB>下降到3V以下时，RAM和计时器被切换到内部锂电池。<BR>
MOT(模式选择)：MOT管脚接到V<SUB>CC</SUB>时，选择MOTOROLA时序，当接到GFND时，选择INTEL时序。<BR>
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。<BR>
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。<BR>
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。<BR>
DS(数据选通或读输入)：DS/<SPAN
style="TEXT-DECORATION: overline">RD</SPAN>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(<SPAN
style="TEXT-DECORATION: overline">RD</SPAN>)，<SPAN
style="TEXT-DECORATION: overline">RD</SPAN>与典型存贮器的允许信号(<SPAN
style="TEXT-DECORATION: overline">OE</SPAN>)的定义相同。<BR>
R/<SPAN style="TEXT-DECORATION: overline">W</SPAN>(读/写输入)：R/<SPAN
style="TEXT-DECORATION: overline">W</SPAN>管脚也有两种操作模式。选MOTOROLA时序时，R/<SPAN
style="TEXT-DECORATION: overline">W</SPAN>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/<SPAN
style="TEXT-DECORATION: overline">W</SPAN>高电平指示读周期，R/<SPAN
style="TEXT-DECORATION: overline">W</SPAN>低电平指示写周期；选INTEL时序，R/<SPAN
style="TEXT-DECORATION: overline">W</SPAN>信号是一低电平信号，称为WR。在此模式下，R/<SPAN
style="TEXT-DECORATION: overline">W</SPAN>管脚与通用RAM的写允许信号(<SPAN
style="TEXT-DECORATION: overline">WE</SPAN>)的含义相同。<BR>
<SPAN
style="TEXT-DECORATION: overline">CS</SPAN>(片选输入)：在访问DS12887的总线周期内，片选信号必须保持为低。<BR>
<SPAN
style="TEXT-DECORATION: overline">IRQ</SPAN>(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，<SPAN
style="TEXT-DECORATION: overline">IRQ</SPAN>处于高阻态。<SPAN
style="TEXT-DECORATION: overline">IRQ</SPAN>线是漏极开路输入，要求外接上接电阻。</FONT><B><FONT
face=黑体 size=4><IMG height=132
src="新型实时时钟芯片DS12887原理与应用.files/970103t3.jpg" width=172 align=right
border=0></FONT></B><FONT face=宋体 size=2><BR> <SPAN
style="TEXT-DECORATION: overline">RESET</SPAN>(复位输出)：当该脚保持低电平时间大于200ms，保证DS12887有效复位。</FONT>
<P><B><FONT face=黑体 size=4>3. DS12887的内部功能</FONT></B>
<P><FONT face=宋体 size=2><B>3.1 地址分配图</B><BR>
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。<BR><B>3.2
时间、日历和定闹单元</B><BR>
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</FONT>；<FONT
face=宋体 size=2>当三个字节都置不关心位时，每秒中断一次。<BR><B>3.3
非易失RAM</B><BR>
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。<BR><B>3.4
中断</B><BR>
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。<BR><B>3.5
晶振控制位</B><BR>
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。<IMG
height=262 src="新型实时时钟芯片DS12887原理与应用.files/970103b1.jpg" width=403
align=right border=0><BR><B>3.6 方波输出选择</B><BR>
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。<BR><B>3.7
周期中断选择</B><BR> 周期中断可在<SPAN
style="TEXT-DECORATION: overline">IRQ</SPAN>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。<BR><B>3.8
更新周期</B><BR>
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。</FONT>
<P><B><FONT face=黑体 size=4>4. DS12887状态控制寄存器</FONT></B>
<P><FONT face=宋体 size=2>
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。<BR></FONT><FONT face=宋体
size=2><B>4.1 寄存器A</B></FONT>
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<TR>
<TD borderColor=#ffffff borderColorLight=#000000 align=middle
borderColorDark=#000000><FONT face=楷体_GB2312 size=1>BIT</FONT><FONT
face=楷体_GB2312 size=1>7</FONT></TD>
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