实时时钟电路MC146818A与单片机的接口及编程

　　实时时钟电路是控制系统中常用的功能模块。MC146818A是专用于各类微处理器与单片机系统的时钟集成电路。它带有50字节的低功耗静态RAM，可进行时、分、秒和年、月、日及星期的计数，并有自动的月结束识别和闰年处理功能，具有12/24小时和AM/PM的12小时计时功能，既可与 Motorola系列的单片机接口[1]，又可与Intel的微处理器接口。本文详细讨论MC146818A与89C51单片机的接口。

1.MC146818A的结构

　　MC146818A有双列直插式DIP和PLCC两种封装，图1为双列直插式封装引脚图。下面详细介绍各引脚功能。
　　VDD：电源线，可以为3DC～6V；
　　VSS：地线，信号、电源地；
　　MOT：单片机类型选择线，当MOT接VDD时，选择Motorola总线时序；当MOT接VSS时，选择Intel类型总线，如8051、8085等；
　　OSC1、OSC2：时间基准输入线，可接外部信号源或晶振。在时钟电路中，一般接32.768kHz的晶振；
　　CKFS：时钟频率输出选择线，当CKFS接VDD时，CKOUT引脚输出频率为晶振频率；当CKFS接VSS时，CKOUT引脚输出频率为晶振频率的1/4；
　　CKOUT：时钟输出线；
　　SQW：方波输出线；
　　AD0～AD7：双向地址/数据总线；
　　AS/ALE：地址锁存线；
　　DS/RD：读信号线；
　　R/WR：写信号线；
　　CS：片选线；
　　IRQ：中断请求线INT；
　　RESET：复位信号线；
　　PS：电源检测信号线，用来控制寄存器D的VRT位；
　　STBY：掉电检测线，当此线为低时，禁止访问芯片，这有利于电池供电。由于MC146818A采用高速CMOS工艺，对于32.768kHz晶振频率，当VDD为5V时，消耗电流为50μA，因此可以采用后备电池方式，以确保主电源失电后，时钟仍正常工作。

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2. MC146818A与89C51单片机的接口电路

　　MC146818A与89C51单片机的接口电路如图2所示。

　　上电时，必须保护U2的PS引脚在tPLH时间的低电平，以建立一个过渡状态。上电后，应升高PS引脚电平到VCC，以允许通过读寄存器来把VRT置位。

　　将U2的AD0～AD7与单片机P0口数据/地址复用总线相连，并将单片机的ALE、WR、RD、INT1信号线一一对应接到时钟电路U2的引脚，即可完成硬件接口，通过片选CS，选中U2，然后对其进行读/写操作。

3.软件编程

　　MC146818A时钟电路的内部地址空间如表1所列。
　　对MC146818A的编程，主要是通过它的寄存器A、B、C、D设置工作状态实现的。下面着重分析这四个寄存器。
　　(1)寄存器A：用来确定基准频率和分频计数器的输出频率，它的格式为：

　　各位定义为：
　　D7－U1P，只读位。“1”表示正在更新，“0”表示可读时间、闹钟和日历值。
　　D6D5D4－DV2DV1DV0，可读写，不受RESET影响，用于选择基准频率，对于32.768kHz晶振，D6D4应清零，D5置1。
　　D3D2D1D0－RS3RS2RS1RS0，可读写，不受RESET影响，通过SQW引脚输出方波及中断周期。选择分频输出频率。
　　(2)寄存器B：用来确定更新周期、各种中断的许可、数据格式、计时方式和输出方波的许可。可读写。它的格式为：

　　各位定义为：D7－SET为“0”表示允许周期更新，“1”停止周期更新，以便对时间和日历进行初始化；
　　D6－P1E：“1”表示允许周期中断，激活IRQ；“0”表示禁止周期中断；
　　D5－A1E：“1”表示允许闹钟中断，0”表示禁止。
　　D4－U1E，“1”表示允许周期更新“结束位激活IRQ，“0”表示禁止;
　　D3－SQWE：“1”表示允许方波由SQW引脚输出，“0”表示禁止，并使SQW始终为低电平;
　　D2－DM：数码格式选择。“1”选择二进制码，“0”选择十进制码;
　　D1－12/24：小时选择，“1”表示时间单元为24小时计时，“0”表示时间单元为12小时计时，这样，地址单元4与5的最高位“0”为AM，“1”为PM。
　　D0－DSE：夏令时允许位，“0”为禁止。
　　(3)寄存器C：只读、中断标志位。
　　它的格式为：

　　各位定义为：D7－IRQF：中断请求标志，为“1”时IRQ引脚输出低电平。
　　D6－PF：周期中断标志位；
　　D5－AF：闹钟中断标志位；　　　
　　D4－UF：周期更新完成标志位。

　　只有当寄存器B的P1E，A1E，U1E为1时，才会触发PF，AF，VF三个位中断，并使IRQF置位。
　　(4)寄存器D：只读，表示RAM和时间是否有效，只考虑D7位VRT，其余均不考虑。当引脚PS为高电平时，VRT为“1”，表示RAM与时钟信息为可读，若PS引脚为低电平，则VRT=0，此时信息不可读。

　　通过以上对四个控制器的分析，得出MC146818A的编程流程如图3所示。

　　硬件连接及软件设计好后，MC146818A就可开始工作，进入计时状态。对于32.768kHz晶振，更新时禁止读写时间为1948μs，其余时间均可对有关单元进行读写。