基于AT89C51单片
的DS12C887芯片电子时钟的设计
摘要： 本设计开发了一款具有日期、时间、星期和气温同步显示功能的电子时钟.工作原理是主控MCU读取实时
时钟芯片DS12C887，获取时间信息，由全数字单总线结构温度传感器DS18B20读取温度信息，经MCU处理，送LCD显示，
关键字: DS12C887 DS18B20 电子时
前 言
随着科学技术的不断发展 , 人们对时间计量的要求越来越高 。在当今社会，电子时钟已经得到相当广泛的应用，产品多样，发展更是多元化。本作品是以STC89C51单片机作为主控芯片，使用12MHZ的晶振，使用专用时钟日历芯片DS12C887产生时间信息，时间精确。软件部分以C语言为主体，用1602LCD液晶屏显示输出信息，输出信息量多，更直观、人性化。该时钟可实现人机交互，可通过提供的键盘对其进行调整。系统具有以下功能:年、月、日、时、分、秒显示；12小时/24小时模式切换，在12小时模式中，用AM和PM区分上午和下午；秒表功能；整点闹铃和报时功能，且闹钟可设置多组。本次设计的电子时钟系统由单片机最小系统，1602LCD液晶屏,时钟芯片,调整按键，蜂鸣器，电源五大部分组成。 1. 课题分析
随着电子技术的发展，电子技术为人们的生活带来了越来越大的方便.本课题旨在借助实时时钟芯片DS12C887和温度传感器DS18B20 和51单片机设计一个多功能的电子时钟.由于DS12C887芯片内附加锂电池，在上电情况下可以通过电源充电，断电后可以利用内部锂电池供电继续工作，在掉电重新上电后，不影响时间数据，不需重新对时，方便可靠. 2. 方案论证
方案一、利用单片机内部定时器产生秒信号，通过软件处理得到时间信息，送LCD显示. 方案二、利用通用串行实时时钟芯片DS1302产生时间信息，利用MCU读取时间信息，送LCD 显示.
方案三、通过实时时钟芯片DS12887，获取时间信息，经MCU处理，送LCD显示.
方案一电路结构简单，可控性强，但断电后时间数据完全消失，再次上电后需重新设定，且由于电路本身缺陷和附加干扰较多，时间误差较大.方案二电路结构简单，时间精度较高，由于使用串行数据传输，节省MCU资源，但DS1302无内置电池，掉电后，数据丢失，重新上电后需对时.方案三采用实时时钟芯片DS12C887，其内部具有内置锂电池，在掉电的情况下可以正常工作10年以上，且带有非易失性RAM，可以保证在掉电的情况下，用户的定时信息不会丢失；带有温度补偿，保证时间数据的准确.经过综合考虑，我们认为方案三满足设计需求. 2.2温度部分
由于只是测量气温，用数字温度传感器单总线结构DS18B20即可满足要求，该器件采用单总线结构，且数字传输，可以与CPU直接接口，电路结构简便，可靠性好. 2.3主控部分
选用单片微控制器AT89C52作为主控.系统方案方框图如图2.1所示.
图2.1 系统方案 3.方案实现 3．1 器件简介 (1)AT89C52
AT89C52是ATMEL公司生产的通用低功耗8位CMOS微控器，具有8051内核和8KB的可编程Flash程序存储空间以及256字节RAM.有32个通用IO口线和全双工串口，两个数据指针、两个16位可编程计数器/定时器、8个2级优先级中断源，具有片内时钟电路，通过简单的外接器件即可实现时钟电路. (2)DS12C887
引脚结构及其功能如图3.1.
图3.1 DS12C887引脚结构
AD0-AD7:地址/数据总线 NC ：空脚
MOT ：总线模式选择 CS ：片选信号 AS ：地址锁存信号
R/W ：写信号（intel总线模式下） DS ：读信号（intel总线模式下） RESET ：复位信号 IRQ : 中断请求输岀 VCC ：+5V电源 GND ：电源地
DS12C887是美国DALLAS半导体公司生产的实时时钟芯片.采用24 引脚双列直插式的封装形式.芯片的晶体振荡器、振荡电路、充电电路和可充电锂电池等一起封装在芯片内部，组成一个加厚的集成电路模块.电路通电时，其内部充电电路便自动对其内部电池充电.可保证时钟数据10 年内不会丢失.DS12C887内部设有方便的接口电路，接口设计简便，使其与各种微处理器的接口大大简化.使用时无需外围电路元件，通过对MOT引脚的电平控制，可以实现与不同的计算机总线连接.DS12C887 能够自动存取并更新当前的时间，CPU 可通过读取DS12C887 的内部时标寄存器得到当前的时间和日历，也可通过选择二进制码或BCD 码初始化芯片的10 个时标寄存器.其中114 字节的非易失性静态RAM 可供用户使用，可以在控制器掉电的情况下，保存一些重要的数据.DS12C887 的4 个状态寄存器用来控制和指出DS12C887 模块当前的工作状态，除数据更新周期外，程序可随时读写这4 个寄存器.其内部结构如下图3.2.
图3.2 DS12C887内部结构
(3)DS18B20
DS18B20是美国DALLAS半导体公司生产的可组网数字式温度传感器，在其内部使用了在板（ON-B0ARD）专利技术.全部传感元件及转换电路仅集成在形如三极管的一个集成电路内.DS18B20采用单总线接口方式，与微处理器连接时仅需要一条总线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯；支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在一条总线上，即可实现多点测温；在使用中不需要任何外围元件.测温范围为－55℃～＋125℃，结果以9位数字量方式串行传送.DS18B20测温原理如图3.3所示.
图3.3 DS18B20内部结构
图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1.高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入.计数器1和温度寄存器被预置在－55℃所对应的一个基数值.计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1 ，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶体振荡器产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度.其内部带有非线性修正，确保温度数据的准确性.DS18B20的测温分辨率为0.5℃以9位数据格式表示，其中最低有效位（LSB）由比较器进行0.25℃比较，当计数器1中的余值转化成温度后低于0.25℃时，清除温度寄存器的最低位（LSB），当计数器1中的余值转化成温度后高于0.25℃，置位温度寄存器的最低位（LSB），DS18B20温度数据格式如表3.1所示.
表3.1 DS18B20温度数据格式
DS18B20采用12位二进制数据表示温度，分成两个字节，低字节低四位为小数位，低字节高四位和高字节低四位组成温度信息的8位整数位，其中第一位为符号位，为0表示温度为正值，为1表示温度为负值.当温度为负值时，数据采用补码存放.高字节高四位无效，与符号位保持一致.温度与数据对应关系如表3.2所示.
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