DS12C887电子万年历设计与制作详解

　　基于DS12C887电子万年历设计方案

　　1、设计方案

　　以单片机AT89C52为主控芯片，外围采用时钟芯片DS12C887，单片机P0口接DS12C887，P1.0口至P1.3口接按键，P1.4口至P1.7口分别接DS12C887的CS口、AS口、RW口、DS口。P2口接液晶显示器LM016L的D0至D7口，P3.3口接DS12C887的IRQ口，P3.4口、P3.5口分别接LM016L的E口和RS口。

　　2、系统总体框图

　　

　　3、整体功能说明

　　本设计方案基于时钟芯片DS12C887做万年历设计。当程序执行后，LCD显示即时时间、年月日、星期、温度。设置4个按键，S1：设置键S2：上调键；S3：下调键；S4：复位键。操作按键可以重新设置时间、星期、日期。

　　基于DS12C887电子万年历的制作

　　所需的元器件介绍

　　一、单片机AT89C52介绍

　　AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大AT89C52单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。引脚功能如图2.1所示

　　

　　AT89C52单片机功能特性概述

　　AT89C52提供以下标准功能：8K字节Flash闪速存储器，256字节内部RAM， 32个I/O口线，3个16位定时/计数器，一个6向量两级中断结构，一个全双工 串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C52了降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容。但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。

　　AT89C52单片机主要引脚功能介绍

　　AT89S52单片机共有4个双向的8位并行I/O端口（Port），分别记作P0-P3，共有32根口线，各口的每一位均由锁存器、输出驱动器和输入缓冲器所组成。这四个口除了按字节寻址以外，还可以按位寻址。由于它们在结构上有一些差异，故各口的性质和功能有一些差异。

　　P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即为地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时，可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。

　　P1口：P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。P1.0和P1.1还可分别作为定时/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和输入（P1.1/T2EX）。

　　P2口：P2是一个带有内部上拉电阻的位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。

　　P3口：P3是一个带有内部上拉电阻的位双向I/O口，P3的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流。其最重要的用途是它的第二功能。其主要第二功能如表格2.1所示。

　　

　　/EA/VPP：外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器，/EA端必须保持低电平（接地）。

　　XTAL1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。 XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。

　　二、时钟日历芯片DS12887

　　能够自动产生年、月、日、时、分、秒等时间信息，芯片内部带有锂电池，外部掉电时，其内部时间信息能够保持10年之久；有12小时制和24小时制两种工作模式；时间的表示方法有两种：二进制数表示和BCD码表示。用户可对DS12887进行编程以实现多种方波输出，用户可对其内部的三路中断通过软件进行屏蔽。 2.2.1 引脚说明

　　DS12C887引脚图如图2.2

　　

　　1、Vcc：直流电源+5V输入

　　当Vcc输入为+5V时，用户可以访问DS12887内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，DS12887会自动将电源切换到内部自带的锂电池上，以保证内部的电路能够正常工作

　　2、GND：地

　　3、MOT：总线模式选择。当MOT接Vcc时选用Motorola总线模式，当MOT接GND时选用Intel总线模式。

　　4、SQW：方波输出。当供电电压Vcc大于4.25V时，SQW脚可进行方波输出，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。

　　5、AD0~AD7：双向地址/数据总线。

　　6、AS：地址有效输入。

　　7、DS/RD：数据选通/读允许。当MOT接Vcc时作为数据选通；当MOT接GND时，作为读允许输入。

　　8、R/W：读/写允许输入。若MOT接Vcc，该引脚为高电平时读操作，为低电平时写操作；若MOT接GND，该引脚作为写允许输入。

　　9、CS：片选输入。低电平有效。 10、IRQ：中断请求输出。低电平有效。

　　11、RESET：复位端。低电平有效，复位操作不影响时钟日历工作。

　　12、NC：空引脚。 2.2.2 存储器分配与设置

　　DS12887片内RAM与寄存器地址分配见图2.3。

　　

　　DS12887带有128字节片内RAM：

　　1、10字节的时标寄存器：用来存储时间信息，地址00H~09H。CPU可以通过读取时标寄存器获得时间与日历值，也可以编程设置其初值，时标寄存器的值可以用二进制或BCD码表示。4字节的控制寄存器：用来存储控制信息，地址0AH~0DH。用户可通过对控制寄存器编程实现从SQW引脚输出多种不同频率的方波，并可对其内部的三路中断通过软件进行屏蔽。114字节作为通用RAM供用户使用，地址为0EH~7FH

　　2、UIP：更新周期标志。

　　当UIP=1时，表示芯片正处于或即将开始更新周期，在此期间不允许读写时标寄存器；当UIP=0时，表示没有更新周期，此时可读时标寄存器。

　　3、DV2~DV0：芯片内部振荡器RTC控制位。当芯片复位后500ms开始第一个更新周期。将这3位设置成010，可使芯片以内置的32.768kHz的振荡频率工作。

　　4、RS3~RS0：周期中断可编程方波输出速率选择位。

　　5、SET：允许更新周期位。可读/写，不受信号的影响。当SET=0时，芯片处于正常更新状态；当SET=1时，芯片正常更新被禁止。

　　6、PIE、AIE、UIE：分别为周期中断、闹钟中断、更新周期结束中断允许位。各位分别为“1”时允许发出相应的中断，由端输出。其中，UIE位在复位或设置SET为1时清零。

　　7、SQWE：方波输出允许位。当SQWE=1，按寄存器A输出速率选择位所确定的频率输出方波；当SQWE=0，SQW脚保持低电平。

　　8、DM：时标寄存器格式选择位。DM=0，为BCD码；DM=1，为二进制码。

　　9、24/12：24小时或12小时模式设置位。24/12=1，选择24小时工作模式；24/12=0，选择12小时工作模式。

　　10、DSE：夏令时允许标志位。当DSE=1时，夏时制设置有效。在四月的第一个星期日的1:59:59 AM，调到3:00:00 AM；在十月的最后一个星期日的1:59:59 AM，调到1:00:00 AM；当DSE=0无效。寄存器C 为中断标志位寄存器。

　　11、IRQF：中断申请标志位。

　　该位逻辑表达式为：IRQF = PF · PIE+AF · AIE+UF · UIE。当IRQF=1时，IRQ引脚将输出低电平。PF、AF、UF：这三位分别为周期中断、闹钟中断、更新周期结束中断标志位。只要满足各中断的条件，相应的中断标志位将置“1”。 10、 VRT：芯片内部RAM与寄存器内容有效标志位。该位为“1”时，表示芯片内部RAM和寄存器内容有效。读该寄存器后，该位将自动置“1”。

　　三、液晶显示器LM016L

　　LM016L引脚 第1脚：VSS为地电源。

　　第2脚：VDD接5V正电源。

　　第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。

　　第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。

　　第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。

　　第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。

　　第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。

　　第15脚：背光源正极。

　　第16脚：背光源负极

　　引脚图如图2.4

　　

　　控制命令如表格2.2

　　

　　

　　硬件电路设计

　　单片机最小系统

　　本系统以AT89C52单片机为核心，本系统选用12MHZ的晶振，使得单片机有合理的运行速度。起振电容30pF对振荡器的频率高低、振荡器的稳定性和起振的快速性影响较合适，复位电路为按键高电平复位。AT89C52单片机最小系统电路设计如图3.1所示：

　　

　　复位电路

　　单片机复位的条件是当单片机振荡器工作时，RST引脚上出现持续两个机器周期的高电平，从而实现复位操作，使单片机回复到初始状态。上电时，考虑到振荡器有一定的起振时间，RST引脚上高电平必须持续10ms以上才能保证有效复位。 STC89C52的复位是由外部的复位电路来实现的。电路图如图3.2。

　　晶振电路

　　晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。晶振电路中接在晶振旁的两个电容，叫负载电容。一般单片机的晶振工作于并联谐振状态，也可以理解为谐振电容的一部分。电容值无严格要求，但电容取值对振荡频率输出的稳定性、大小、振荡电路起振速度有少许影响，C2、C3可在30pF时振荡器有较高的频率稳定性电路图如图3.3。

　　

　　本系统采用DS12C887时钟芯片定时及计时功能，DS12C887时钟芯片共需要13条信号线。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会自动将电源发换到内部自带的锂电池上，以保证内部的电路能够正常工作 MOT：模式选择脚。SQW：方波输出脚，当供电电压VCC大于4.25V时，SQW脚可进行方波输出。AD0～AD7：复用地址数据总线，该总线采用分时复用技术，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上的数据信息 AS：地址选通输入脚。DS/RD：数据选择或读输入脚，该引脚有两种工作模式，当MOT接VCC时，选用Motorola工作模式，在这种工作模式中，每个总线周期的后一部分的DS为高电平。

　　在读操作中，DS的上升沿使DS12C887将内部数据送往总线AD0～AD7上，以供外部读取在写操作中，DS的下降沿将使总线 AD0～AD7上的数据锁存在DS12C887中。当MOT接GND时，选用Intel工作模式，在该模式中，该引脚是读允许输入脚 R/W：读/写输入端，该管脚也有2种工作模式，当MOT接VCC时，R/W工作在Motorola模式CS：片选输入，低电平有效 IRQ：中断请求输入，低电平有效，该脚有效对DS12C887内的时钟、日历和RAM中的内容没有任何影响，仅内部的控制寄存器有影响，在典型的应用中，RESET可以接VCC，这样可以保证DS12C887在掉电时，其内部控制寄存器不受影响。

　　DS12C887电路如图3.4所示：

　　

　　液晶显示器LM016L的VSS脚接地，VDD脚接电源，VEE脚接一可变电阻接地，RS脚接单片机P3.5脚，E脚接单片机P3.4脚，D0至D7脚接单片机的P2.0至P2.7脚。液晶显示器LM016L电路图如图3.5。

　　软件体统设计

　　主程序流程图如图4.1

　　

　　DS12C887程序流程图如图4.2。

　　LM016L程序流程图如图4.3