乍一看題目讀者可能會納悶，這是什麼奇怪的東西，不用電源還可以工作？其實筆者只是在這裡賣了個關子，說的是不用外加電源也可以正常走時，並不是說整個電路工作時不需要供電。也就是說不使用時這個時鐘不需要供電，在你加上電源之後就可以顯示時間，並且仍然是正確的。就好像有些手機關閉之後又取下電板，等你下次開機的時候它又能顯示正確的時間。其實這些手機裡面都是有後備電池的，就是做時鐘那一小塊電路有後備電池供著電的。要是後備電池沒有了電，取下電板後問題就來了，這也是為什麼有些用久了的手機取下電板再裝上，時間就不對了的緣故。但是本文說的這個時鐘不需要外加後備電池，那它是怎麼做到這一點的呢？請聽我慢慢道來。
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http://www.eepw.com.cn/article/177437.htm先了解一下主角的基本特性吧。DS12887是Dallas半導體公司推出的實時時鐘晶片，在晶片內部集成了石英晶體、鋰電池和其他支持電路，在沒有外部供電的情況下，可以正確走時10年；可以計數時分秒、年月日和星期等信息，而且潤年補償到2100年有效；內部的鬧鐘寄存器用來保存鬧鐘時間，當實時時間等於鬧鐘時間時，在DS12887的IRQ(————)引腳輸出低電平，微控制器可以利用此信號作為鬧鐘信號來處理。筆者用萬用板焊接了電路，實物圖見如圖1。下面將介紹如何使用DS12887製作這個時鐘。
晶片引腳
了解了主角的基本特性，再來看看它的引腳。一個晶片的引腳可以看作是跟外界交流的通道，了解了引腳的用法就可以知道如何跟單片機相連。晶片引腳如圖2所示，其中部分引腳命名與官方的數據手冊有所不同，原數據手冊上使用的是Motorala總線時序的命名方式，這裡為了方便理解，採用Intel總線時序的命名方式，因為文章所使用的51單片機即為Intel時序。這兩種總線時序最初分別是用在Motorala和Intel兩家公司生產的晶片中，有興趣的朋友可以在DS12887的數據手冊上找到更詳細的信息。引腳MOT為總線方式選擇，DS12887可以有兩種時序：當MOT接VCC時選擇Motorala總線時序；當MOT接地或懸空時選擇Intel總線時序。本文用AT89S52作為控制器，AT89S52作為一種典型的51單片機，理所當然使用的是Intel總線時序。
AD0~AD7是地址、數據復用線，跟標準的51單片機的P0口類似，在一個讀寫周期裡的前後兩個時間段分別是作為地址線或數據線。可以直接連接到AT89S52的P0口。
ALE為地址鎖存信號，因為DS12887數據地址線採用分時復用的形式，所以需要ALE作地址鎖存信號。在一個讀寫周期裡AD0~AD7引腳上首先出現的信號表示地址，通過ALE的下降沿將該信號鎖存到DS12887的地址寄存器，稍後AD0~AD7引腳上出現的信號則表示寫入或讀出DS12887的數據。ALE可以直接連接至AT89S52的ALE引腳。
RD(———)、WR(———)是讀寫控制信號引腳，分別連接AT89S52的RD(———)（P3.7）、WR(———)（P3.6）引腳。CS(——)為片選信號，為低電平時選中晶片，可以跟AT89S52的P2.7腳相連，這樣就可以形成DS12887的讀寫基地址：0x0000。
IRQ(————)引腳為中斷輸出信號，當DS12887產生中斷時，在IRQ(————)引腳輸出有效低電平，該引腳為漏極開路輸出，在外部需要加上拉電阻。復位功能在本設計中不使用，RST(————)可以直接接高電平。
片內資源
看完了外面，進到裡面看看。DS12887內部有10位元組的時鐘（時、分、秒）、鬧鐘（時、分、秒）和日曆（年、月、日、星期）寄存器和4個控制寄存器以及114位元組的通用RAM。地址分配如附表所示。在本文的設計中只使用了前面14位元組的時鐘、鬧鐘、日曆和控制寄存器，其餘的114位元組的RAM並未使用。採用了圖3所示的電路圖後，片內的14位元組的地址分配就是從0x0000～0x000D，在程序中可以像訪問外部RAM一樣方便地讀取和寫入數據至這些地址。0x0000～0x0009是時鐘、鬧鐘和日曆寄存器，保留了時間信息等相關內容，單片機可以通過讀取這些內容將時間信息顯示出來。寄存器A的BIT6～BIT5控制DS12887內部晶體振蕩器的關斷。寄存器B控制各種中斷的使能，在本文中需要將鬧鐘使能位（BIT5）打開，BIT2決定輸出的時鐘數據是十六進位或是BCD碼，BIT1決定時間採用的格式：24小時或12小時制。寄存器C保存了中斷標誌位，若在使用多種中斷的情況下，微控制器可以通過讀取該寄存器辨別是產生了何種中斷，從而進入相應的處理程序。而在本設計中，只使用了鬧鐘中斷，當在/IRQ引腳輸出低電平時，就可以判斷產生了鬧鐘時間到的中斷。但是仍需要通過讀取該寄存器以清楚中斷標誌，以免程序重複處理。寄存器D是與器件是否有效相關的寄存器，本電路無需處理該寄存器。
硬體電路
電路使用4位一體共陰極數碼管顯示時鐘、鬧鐘和日曆信息，數碼管採用CD4511作硬體解碼，74LS06作動態選擇和驅動電路。電路圖如圖3所示。CD4511是一種用於數碼管顯示的解碼晶片，在晶片輸入引腳（D~A）輸入4位二進位數值，在輸出端（a~g）則解碼輸出共陰極數碼管所需要顯示的數值，例如在CD4511的D~A這4個引腳輸入0101（十進位的5，D為最高有效位數據），則在輸出端的a~g輸出1011011。而且CD4511有個很有用的消隱功能，即當輸入端D~A的值大於9時，輸出端a~g呈現高阻態，從而在數碼管表現為7段燈都會滅掉。
74LS06包含6個非門電路，本文只需要其中4路即可。在輸入端置1，對應的輸出端則為0，則選中其中一個數碼管。比如在AT89S52的P1.4輸入1，則74LS06的4A引腳為1，在其對應的輸出腳4Y輸出就為0，從而選中與s1相連的DS1數碼管。在焊接電路板時，可以將CD4511和74LS06這兩個晶片放在數碼管下方，這樣整個電路板就會小巧一些。因為數碼管只有4位，而且必須用其中的兩位顯示一項時間信息，所以每次只可以顯示兩項時間信息，例如DS1、DS2分別顯示月份的十位、個位，DS3、DS4分別顯示日期的十位、個位。但要顯示的時間信息要多得多，所以採用分時復用的方法輪流顯示時和分、月和日、年和星期，在時間分配上筆者使用了下述方案：在每一分鐘中，0~9s、20~39s、50~59s的時間裡顯示時鐘的時和分，在10~19s內顯示月和日，在40~49s內顯示年和星期，而時鐘的秒數則不作顯示處理。因為星期的最大數值為7（表示星期天），可以只在個位顯示，星期分配的十位可以作消隱處理。設定的鬧鐘信息不是需要經常查看的，所以不做上述的分時顯示，而是通過按下KEY4鍵查看。電路圖中的4個按鍵功能分配如下，KEY1：數值加1鍵；KEY2：數值減1鍵；KEY3：調節項目選擇，當該鍵按下可以選擇不同的調節項目，依次為時鐘的時、時鐘的分、月份、日期、年、星期、鬧鐘的時和鬧鐘的分。KEY4：選擇顯示時間（包括時、分、月、日、年和星期）或鬧鐘。紅色的LED閃亮表示數碼管當前顯示的是鬧鐘的時和分，綠色的LED閃亮表示當前顯示的是時鐘的時和分；而紅色的LED閃亮和蜂鳴器發出聲音，則表示鬧鐘所定格的時間到來，發出警報提醒；當兩個LED都不閃亮時表示顯示的為日曆信息，即月、日、年和星期，可以通過DS3是否顯示數據區分出顯示的是月、日還是年、星期。
軟體設計
筆者使用的編譯環境為Keil編譯軟體，採用C51程式語言。整個程序由幾個模塊構成，文件mmi.c中包括一些人機互動處理的函數，比如讀取按鍵、在數碼管上顯示時間信息、LED和蜂鳴器的發聲處理等；文件ds12887.c中包括讀寫和初始化DS12887的函數；文件my52.c中包含延時函數；在文件main.c中則調用這些模塊中的函數進行綜合處理，主函數的程序流程圖如圖4所示。各個xxx.h文件中則是相應的xxx.c文件中的函數聲明、全局變量聲明等