第4章2时钟芯片的扩展.ppt

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1、4.4 4.4 时钟芯片的扩展时钟芯片的扩展 实现实时时钟的方法：实现实时时钟的方法：（1 1）软件时钟：）软件时钟：由软件计时实现。其特点是硬件开销小、成本由软件计时实现。其特点是硬件开销小、成本低、外围电路简单、占用低、外围电路简单、占用CPU的时间、计时精度低、走时误的时间、计时精度低、走时误差较大。差较大。（2 2）硬件时钟：）硬件时钟：由硬件时钟芯片实现，其特点是计时精确，不由硬件时钟芯片实现，其特点是计时精确，不占用占用CPU资源，扩展电路简单。在单片机系统中应用较为广资源，扩展电路简单。在单片机系统中应用较为广泛。泛。（3）GPS时钟：时钟：由全球卫星定位系统提供。其特点是精度高

2、，由全球卫星定位系统提供。其特点是精度高，成本高。成本高。1DS1302 DS1302是美国达拉斯（是美国达拉斯（Dallas）半导体公司推出的一种高性）半导体公司推出的一种高性能、低功耗、带能、低功耗、带RAM的实时时钟芯片，它可以对年、月、日、星期、的实时时钟芯片，它可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿功能。采用三线串行数据传输时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿功能。采用三线串行数据传输接口与接口与CPU进行同步通信，内部有一个进行同步通信，内部有一个31B的高速的高速RAM，工作电压，工作电压范围为范围为2.55.5V。2.MC146818 MC146818是是Mo

3、torola公司生产的时钟芯片。它支持时间公司生产的时钟芯片。它支持时间（时、分、秒），也支持日期（世纪、年、月、日、星期）及闰月的（时、分、秒），也支持日期（世纪、年、月、日、星期）及闰月的自动调整。工作电流小（几自动调整。工作电流小（几 A）。内部有）。内部有64B的的RAM，可设定报警，可设定报警时间（日、时、分、秒）并在报警时间到时产生中断。时间（日、时、分、秒）并在报警时间到时产生中断。4.4.1 4.4.1 时钟芯片概述时钟芯片概述 3.M41T50/60/65 M41T50/60/65 STM公司的实时时钟产品，具有尺寸小、功耗低（电公司的实时时钟产品，具有尺寸小、功耗低（电源电

4、压为源电压为3.0V时，工作电流为时，工作电流为350 A，待机电流小于，待机电流小于650nA）等特点。可通）等特点。可通过过I2C串行总线提供从秒到世纪的数据和时间信息，自动实现闰年调整。总串行总线提供从秒到世纪的数据和时间信息，自动实现闰年调整。总线工作电压为线工作电压为1.33.6V。尤其适用于电池操作和便携式应用，也适用于工。尤其适用于电池操作和便携式应用，也适用于工业系统、医学及大型家用电器。业系统、医学及大型家用电器。4.X1203 X1203是一个带时钟是一个带时钟/日历和两个闹钟（报警）的实时时钟芯片。内含日历和两个闹钟（报警）的实时时钟芯片。内含双端口时钟和报警器寄存器，能

5、以秒、分、时、日、星期、月和年为单位双端口时钟和报警器寄存器，能以秒、分、时、日、星期、月和年为单位跟踪时间，具有闰年校正功能。其电压为跟踪时间，具有闰年校正功能。其电压为2.56V。此外，此外，DS12887是实时日历时钟芯片，是实时日历时钟芯片，DS1644-120是非易失性时钟芯是非易失性时钟芯片，片，DS1387是带有看门狗的时钟芯片，是带有看门狗的时钟芯片，M6242B是直接与是直接与CPU总线连接的总线连接的定时时钟定时时钟/日历芯片，日历芯片，PCF8563P是宽电压是宽电压I2C接口实时时钟接口实时时钟/日历芯片等等。日历芯片等等。4.4.2 DS12C8874.4.2 DS1

6、2C887的结构及工作原理的结构及工作原理 DS12C887是美国是美国Dallas公司生产的实时日历时钟芯片，采公司生产的实时日历时钟芯片，采用用CMOS技术，与技术，与MC146818B和和DS1287管脚兼容，特点如下：管脚兼容，特点如下：（1）具有秒、分、时、星期、日、月、年计数功能，有）具有秒、分、时、星期、日、月、年计数功能，有12小时小时制和制和24小时制两种模式。小时制两种模式。（2）可实现闰年调整。时间可用二进制数和）可实现闰年调整。时间可用二进制数和BCD码表示。码表示。（3）内部有）内部有128字节字节RAM，其数据具有掉电保护功能。，其数据具有掉电保护功能。（4）可以选

7、择）可以选择Motorola和和Intel总线时序。通过编程可实现多种总线时序。通过编程可实现多种方波输出。方波输出。（5）工作电压为）工作电压为4.55.5，工作电流为，工作电流为715mA。在断电情。在断电情况下运行十年以上不丢失数据。况下运行十年以上不丢失数据。（6）功耗低、外围接口简单、精度高、工作稳定可靠，可广泛）功耗低、外围接口简单、精度高、工作稳定可靠，可广泛用于各种需要较高精度的实时时钟场合中。用于各种需要较高精度的实时时钟场合中。1.DS12C887的基本组成及引脚的基本组成及引脚 组成：组成：石英晶体振荡器、锂电池、总线接口、控制寄存器石英晶体振荡器、锂电池、总线接口、控制

8、寄存器AD、实时时、实时时钟、日历时钟、报警时钟、方波电路和用户钟、日历时钟、报警时钟、方波电路和用户RAM等。等。24脚脚DIP封装，其引封装，其引脚如下图所示。脚如下图所示。引脚的功能如下：引脚的功能如下：MOTMOT：模式选择（：模式选择（MotorolaMotorola模式和模式和IntelIntel模式）。模式）。SQWSQW：方波输出，通过对控制寄存器：方波输出，通过对控制寄存器A A编程，有编程，有1313种方波信号的输出。种方波信号的输出。AD0AD0AD7AD7：地址：地址/数据复用总线。数据复用总线。ASAS：地址锁存。：地址锁存。：写数据控制输入。：写数据控制输入。：读数

9、据控制输入。：读数据控制输入。：片选信号输入线。：片选信号输入线。：中断请求输出线。：中断请求输出线。：复位输入线。：复位输入线。NCNC：空引脚。：空引脚。RDCSIRQRESETWR2 DS12C887的状态控制寄存器的状态控制寄存器 DS12C887状态控制寄存器及存储单元功能表如下表所示。状态控制寄存器及存储单元功能表如下表所示。（1）状态状态控制寄存器控制寄存器A A（地址为（地址为xx0AHxx0AH）控制寄存器控制寄存器A控制字的格式如下表所示。控制字的格式如下表所示。其中：其中：UIP位：位：更新周期标志位。更新周期标志位。DV0DV2：芯片内部振荡器芯片内部振荡器RTC控制位

10、。控制位。RS3RS0：周期性中断或可编程方波输出速率选择位。各周期性中断或可编程方波输出速率选择位。各种不同的组合可以产生不同的输出。种不同的组合可以产生不同的输出。（2）控制寄存器）控制寄存器B（地址为（地址为xx0BH）控制寄存器控制寄存器B控制字的格式如下表所示。控制字的格式如下表所示。其中：其中：SET位：更新周期位：更新周期/芯片停止工作选择位。芯片停止工作选择位。PIE,AIE,UIE位：周期中断、报警中断、更新结束中断允许位。位：周期中断、报警中断、更新结束中断允许位。SQWE位：方波输出允许位。位：方波输出允许位。DM位：时标寄存器用十进制位：时标寄存器用十进制BCD码表示或

11、用二进制表示格式选择位。码表示或用二进制表示格式选择位。24/12位：位：24/12小时模式设置位。小时模式设置位。DSE位：夏令时服务位。位：夏令时服务位。（2）控制寄存器）控制寄存器C（地址为（地址为xx0CH）控制寄存器控制寄存器C控制字的格式如下表所示。控制字的格式如下表所示。其中：其中：IRQF位：中断申请标志位。位：中断申请标志位。PF,AF,UF位：周期中断、报警中断、更新结束中断标志位。位：周期中断、报警中断、更新结束中断标志位。以上四个标志位在程序读取状态控制寄存器以上四个标志位在程序读取状态控制寄存器C的内容后，或者引脚的内容后，或者引脚变有效时（低电平），自动清变有效时（

12、低电平），自动清0。D0D3位：保留标志位。位：保留标志位。（2）控制寄存器）控制寄存器D（地址为（地址为xx0DH）控制寄存器控制寄存器D控制字的格式如下表所示。控制字的格式如下表所示。控制寄存器D只有VRT位可用，该位用于指示芯片内锂电池的工作状态。正常时，VRT=1，锂电池耗尽时，VRT=0，此时读出的数据无效。该寄存器的其他各位均为厂家保留位，读出值始终为零，不允许用户向这些位写入数据。3DS12C887的中断和更新周期的中断和更新周期 DS12C887处于正常工作状态时，每秒将产生一个更新周期。处于正常工作状态时，每秒将产生一个更新周期。更新周期的基本功能为：更新周期的基本功能为：（

13、1）刷新各个时标寄存器的内容，同时，秒时标寄存器内容）刷新各个时标寄存器的内容，同时，秒时标寄存器内容加加1，并检查其他时标寄存器内容是否有溢出，如有溢出则相应，并检查其他时标寄存器内容是否有溢出，如有溢出则相应的日、月、年进位。的日、月、年进位。（2）检查时、分、秒报警时标寄存器的内容是否与对应时标）检查时、分、秒报警时标寄存器的内容是否与对应时标寄存器的内容相符。寄存器的内容相符。避开更新周期内访问时标寄存器的方案：避开更新周期内访问时标寄存器的方案：（1）利用更新周期结束发出的中断，提醒）利用更新周期结束发出的中断，提醒CPU将有将有998ms左左右的时间去获取有效的数据。右的时间去获取

14、有效的数据。（2）利用寄存器）利用寄存器A中的中的UIP位来指示芯片是否处于更新周期。位来指示芯片是否处于更新周期。在在UIP位从低变高到位从低变高到244s后，芯片将开始其更新周期，到后，芯片将开始其更新周期，到UIP位位为低电平时，则利用为低电平时，则利用244s的间隔时间去读取时标信息。的间隔时间去读取时标信息。4.4.3 DS12C8874.4.3 DS12C887与与MCS-51MCS-51的接口的接口 由于由于DS12C887片内自带地址锁存器，故片内自带地址锁存器，故AD0AD7与单片与单片机处理器的机处理器的P0口直接相连，将单片机的口直接相连，将单片机的ALE信号连到信号连到

15、DS12C887的的AS引脚。其他的引脚与单片机的连接如下图所示。引脚。其他的引脚与单片机的连接如下图所示。DS12C887内部存储器起始地址为内部存储器起始地址为7F00H，时间、日历及报警信，时间、日历及报警信息分别存储在息分别存储在7F00H7F09H单元中，状态控制寄存器单元中，状态控制寄存器AD的的地址分别为：地址分别为：7F0AH,7F0BH,7F0CH,7F0DH。4.4.4 DS12C8874.4.4 DS12C887的应用举例的应用举例 1DS12C887的初始化设置的初始化设置（1）禁止芯片内部的更新周期操作（寄存器）禁止芯片内部的更新周期操作（寄存器B中的中的SET位置位

16、置1），），（2）初始化时标参数寄存器（）初始化时标参数寄存器（00H09H单元）和状态寄存器单元）和状态寄存器A，（3）清除寄存器）清除寄存器C中的中的PF、AF、UF标志位。标志位。（4）判断）判断DS12C887内部锂电池的状态，决定片内的内部锂电池的状态，决定片内的RAM内容是否可用。内容是否可用。（5）状态寄存器）状态寄存器B中的中的SET位置位置0，芯片开始计时工作。，芯片开始计时工作。2DS12C887的闹钟设置的闹钟设置 DS12C887共有共有3个闹钟单元（时、分、秒），个闹钟单元（时、分、秒），DS12C887根据用户对根据用户对3个单元设定的初值能够提供两种闹钟报警方式。个单元设定的初值能够提供两种闹钟报警方式。（1）每日一次报警。）每日一次报警。（2）固定间隔时间报警。）固定间隔时间报警。3DS12C887的初始化编程的初始化编程（见教材）（见教材）4.5 4.5 系统监控芯片的扩展系统监控芯片的扩展 为了提高单片机应用系统的抗干扰性能，可外扩电源监控电路、看门为了提高单片机应用系统的抗干扰性能，可外扩电源监控电路、看门狗、系统监控芯片等。狗、系统监控芯片等。电