时钟日历芯片实验

模块十二　时钟日历芯片DS12C887实验

一、知识点

DS12C887的引脚功能与性能特点，DS12C887的内部存储器结构，MCS-51单片机与DS12C887的接口方法及程序设计方法。

二、知识点分析

DS12C887是美国DALLAS公司推出的新型时钟日历芯片。由于DS12C887能够自动产生年、月、日、时、分、秒等时间信息，其内部又增加了世纪寄存器，从而利用硬件电路解决了“千年”问题。DS12C887中自带有锂电池，外部掉电时，其内部时间信息还能够保持10年之久。其对于一天内的时间记录，有12小时制和24小时制两种模式，在12小时制模式中，用AM和PM区分上午和下午。DS12C887在工业控制及仪器仪表中有着广泛用途，掌握DS12C887与单片机的接口及编程技术，把它嵌入到多样化的应用环境中去，有较大的实用价值。

1）DS12C887与MCS-51单片机的硬件接口和引脚说明

DS12C887与MCS-51单片机的接口示意图如图3.25所示。

图3.25　DS12C887与单片机接口示意图

MOT：模式选择脚。MOT接地时，选择Intel模式；MOT接VCC时，选择Motorola模式。因MCS-51单片机属Intel模式，故将MOT接地。

AD0～AD7：地址/数据复用总线。该总线采用时分复用技术，在总线周期的前半部分，出现在AD0～AD7上的是地址信息，可用以选通DS12C887内的RAM；总线周期的后半部分出现在AD0～AD7上的是数据信息。

AS：地址选通输入脚。在进行读/写操作时，AS的上升沿将AD0～AD7上出现的地址信息锁存到DS12C887上。应将AS脚接MCS-51单片机的ALE端。

：读/写输入脚。当MOT接地时，该脚工作在Intel模式，此时作为写允许输入，即Write Enable。该脚应接MCS-51单片机的信号。

DS：读允许输入脚。该脚接MCS -51单片机的信号。

SQW：方波输出脚。当供电电压VCC大于4.25V时，SQW脚进行方波输出，此时用户可以通过对控制寄存器编程来得到13种方波信号的输出。

：片选输入脚，低电平有效。

：中断请求输出脚，低电平有效。复位和读寄存器C都可以清除IRQ中断信号。该脚可以直接接MCS -51单片机的或端。

：复位输入脚，低电平有效。在典型应用中，可以直接接VCC，这样保证DS12C887在掉电时，其内部控制寄存器不受影响。

GND、VCC：直流电源，其中VCC接＋5V输入，GND接地。当VCC输入为＋5V时，用户可以访问DS12C887内部RAM中的数据，并可对其进行读、写操作；当VCC的输入小于＋4.25V时，禁止用户对内部RAM进行读、写操作，此时用户不能正确获取芯片内的时间信息；当VCC的输入小于＋3V时，DS12C887会自动将电源切换到内部自带的锂电池上，以保证内部电路能够正常工作。

2）DS12C887的内部存储器结构

DS12C887内有128个RAM单元，其中11字节用来存储时间信息，4字节用来存储控制信息，其他113字节为通用RAM。

DS12C887内部存储器功能如表3.5所示。

表3.5　DS12C887内部存储器功能

DS12C887内部有4个控制寄存器，分别介绍如下：

●控制寄存器A

UIP位用来标志芯片是否即将进行更新。UIP位为1时，更新即将开始；UIP位为0时，表示至少在244μs内芯片不会更新。此时，时钟、日历和闹钟信息可以通过读写相应的字节获得和设置。

DV0、DV1、DV2位用来开关晶振和复位分频器。当DV0、DV1、DV2设置为010时，晶振打开并保持时钟运行。

RS3、RS2、RS1、RS0为方波频率选择位，产生方波周期中断。具体设置见表3.6。

表3.6　RS3、RS2、RS1、RS0方波频率选择位设置

●控制寄存器B

SET＝0，时间更新正常进行，每秒计数1次；SET＝1，禁止更新。

PIE＝0，禁止周期中断输出到IRQ；PIE＝1，允许周期中断输出到IRQ。

AIE＝0，禁止闹钟中断输出到IRQ；AIE＝1，允许闹钟中断输出到IRQ。

UIE＝0，禁止更新结束中断输出到IRQ；UIE＝1，允许更新结束中断输出到IRQ。UIE位在复位或设置SET为高时清零。

SQWE为方波允许位。SQWE＝0，SQW脚输出低；SQWE＝1，SQW输出设定频率的方波。

DM＝0，二进制；DM＝1，BCD码。

24/12位为0表示12小时制；为1表示24小时制。

DSE为夏令时允许位。DSE＝0，不采用夏令时；DSE＝1，采用夏令时。

●控制寄存器C

IRQF为中断请求标志位。IRQF＝PF∧PIE＋AF∧AIE＋UF∧UIE。IRQF一旦为高，IRQ脚输出为低。

PF为周期中断标志位。PF＝1表示方波周期结束，申请中断。

AF为闹钟中断标志位。AF＝1表示当前时间与闹钟时间相匹配，申请中断。

UF为更新中断标志位。UF＝1表示更新周期结束，申请中断。

注意：读寄存器C或复位后，所有标志位清零。

●控制寄存器D

VRT为内部锂电池状态。VRT＝1，锂电池正常；VRT＝0，锂电池耗尽。

三、实践训练

1）实验目的

（1）了解时钟日历芯片DS12C887的性能特点；

（2）掌握DS12C887的工作原理及编程方法；

（3）学会用时钟日历芯片、数码管、微处理器构成电子时钟。

2）实验设备

PC机，XZNU MCUS-Ⅰ单片机实验箱1台，伟福V8/L型仿真器1台。

3）实验内容及说明

利用实时时钟芯片DS12C887和6位LED数码管构成一个电子时钟，显示时、分、秒。

对DS12C887的编程分为初始化编程与应用编程两部分。在计时之前，需要进行初始化设置，其目的是对控制寄存器B进行写入操作，使其停止计数，以便设置工作方式：对A寄存器进行写入操作，可设置中断周期和振荡频率；读状态寄存器C和D，可清除原有的中断标志，并使芯片数据有效。然后对B寄存器写入，以启动计时开始。在DS12C887的正常计时过程中，若要读取并显示当前的时间或日期值时，应先对控制寄存器进行设置，停止计数，待读出数据后，再恢复计时操作。

4）实验电路及连线

时钟日历芯片DS12C887实验电路原理图如图3.26所示。使用专用连接导线，将接插件J24与J9的插孔按照顺序连接构成段数据通路，CSO1端接J29的第1插孔；将J25与J13的插孔按照顺序连接构成位数据通路，CSO2端接J29的第2插孔，J14的CS87端与J2的A15端相接。

5）程序设计

（1）流程图

时钟日历芯片DS12C887实验的主程序和定时中断程序流程如图3.27所示。

图3.26　时钟日历芯片DS12C887实验电路原理图

图3.27　DS12C887实验主程序和中断程序流程图

（2）参考程序

；（能读取年、月、时、分、秒值并能在6位数码管上显示时、分、秒的程序）：

；定时器/计数器中断子程序：

；6位数码管显示子程序：

；读取DS12C887当前时间值子程序：

；DS12C887初始化子程序：

6）思考题

（1）编写程序，用液晶显示器显示当前时钟值（年、月、日、时、分、秒），实现电子日历时钟；

（2）总结实验过程中所遇到的问题与解决的办法。