高精度时钟芯片在测量设备中的应用研究

    0　引言

便携式测量设备在测试完成后,需要显示、记录测量值及测量时间,常用的方法是应用键盘输入时间,或者是由处理器应用自身的定时器来完成,应用起来不够简单,编程也相对复杂且不能做到掉电保护,如果采用DS12C887时钟/日历芯片提供可靠的时间及日期,方便了系统的设计,简化了编程。DS12C887采用CMOS技术制成,把时钟芯片所需要的晶振和外部锂电池相关电路集成于芯片内部。采用DS12C887芯片设计的时钟电路勿需任何外接电路,并具有良好的微机接口。DS12C887芯片具有微功耗、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。

    1　DS12C887的组成及其主要功能

    DS12C887是Dallas公司生产的时钟芯片,解决了“千年虫”问题,可以与MC146818B、DS12887相互兼容。DS12C887采用直流电源+5V供电,当+5V电压在正常范围内时,数据可读写;当电源电压低于4.25V,读写被禁止,计时功能仍继续;当Vcc下降到3V以下时,RAM和计时器被切换到内部锂电池

    DS12C887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,其内部功能如下:

    (1)地址分配

    DS12C887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及用于控制状态的4个字节特殊寄存器组成,几乎所有的128个字节可直接读写。

    (2)时间、日历和定闹单元

    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,起字节内容可以是十进制或BCD码形式。时间可选择12小时制或24小时制,当选择12小时制时,小时字节相应位为逻辑“1”代表PM。时间、日历和定闹字节是双缓冲的,总是可访问的。每秒钟这些个字节走时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。

    (3)非易失RAM

    在DS12C887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。在更新周期期间也可以访问。

    (4)晶振控制

    DS12C887内部寄存器A中BIT4~BIT6为010时打开晶振,分频复位,BIT4~BIT6的其他组合都是是晶振关闭。

    (5)更新周期

    DS12C887每秒执行一次更新周期,比较每一个定闹字节与相应的时间字节。

    2　DS12C887硬件设计

    在便携式测量设备中,采用Intel公司的80C196KC作为主控芯片,其外部有八个模拟输入通道,可以通过内部的可编程开关控制哪一通道进行A/D转换,完成多路的信号采集。用DS12C887提供时钟,将测量后的运算结果及时间显示到LCD上,并且可以利用芯片本身的非易失性RAM,保存重要数据。DS12C887时钟芯片和89C196KC单片机的接口电路如图1所示。模式选择引脚MOT接地,选择INTEL时序,用DS12C887时钟芯片的地址总线及AS端口和80C196KC单片机的低位地址/数据总线及ALE端直接相连;而DS,R/W读写控制线与单片机的读、写控制线相连;DS12C887的片选由GAL16V8译码来完成,将A/D采样的结果经过运算之后的数据和采样时间在LCD(FM12232)上显示,如果某一时刻数据异常,将该时刻和时间一起记录到DS12C887的非易失性RAM中。