DS12887在数据采集与监控中的应用

作者：时间：2012-01-09来源：网络收藏

0 引言

低压配电数据采集与监控系统由现场变压器远程数据采集终端和监控中心两大部分组成。现场变压器远程数据采集终端安装在变压器现场，通过RS485通讯接口采集多功能电能表的数据，对变压器的电气参数进行数据处理并存储数据，再通过RS232通讯接口控制GPRS通讯模块实现远程无线数据的采样监测,监控中心的服务器主机上，安装了低压配电网台区实时监测软件，通过GPRS Modem即可与数据采集终端进行通信。数据采集终端采用了定时、实时、故障三种数据传输模式，其中的定时和实时数据采集模式主要是通过实时时钟DS12887来实现的。对实时数据采集模式是利用DS12887的分钟寄存器的刷新来采集多功能电能表的当前数据；对定时数据采集模式是利用DS12887的分钟寄存器是否为零来判断每小时是否来到，每天采集存贮24组数据，产生一个数据包。数据采集终端根据时、分是否为零，判断每天是否来到，从而给新的一天数据存贮单元清零；数据采集终端根据DS12887日期的变化，存贮7天的数据。上述数据采集功能的实现与DS12887的时钟和日历分不开的，时钟和日历贯穿于整个数据采集中，起着至关重要的作用。具有定时精度高、掉电保护、功能强大、使用灵活等优点，因此实时时钟DS12887日益受到用户的青睐。

1 DS12887的结构和功能特点

DS12887美国DALLAS公司推出的8位并行接口实时时钟/日历芯片，利用CMOS技术制成。采用24引脚双列直插式封装，是由振荡电路、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字节的用户非易失性RAM、十进制/二制累加器、总线接口电路、内部锂电池等部分组成。基于DS12887的内部电路结构，其主要功能特点如下：

⑴ 内置一个锂电池，断电后能运行十年以上而不丢失数据。

⑵ 具有计秒、分、时、日、月、年、星期信息，并有闰年补偿功能。

⑶ 可编程用二进制码或BCD码来表示时间、日历和闹钟。

⑷ 可编程设置时间是12小时制或24小时制。

⑸ 具有Motorola和intel两种总线时序选择方式。

⑹ 具有128字节RAM，其中10个时钟寄存器，4个控制寄存器和114字节的通用RAM单元，所有RAM单元都具有掉电保护功能，可用作非易失性RAM。

⑺ 可编程方波信号输出。

⑻ 具有定闹中断、周期性中断、时钟更新周期结束中断，三个中断源可分别由软件屏蔽。

2 DS12887的4个控制寄存器的使用方法

2.1 寄存器A（除D₇位只为读外，其它位均可读写），如表1所列。

表1 寄存器A （table 1 a register）

D₇	D₆	D₅	D₄	D₃	D₂	D₁	D₀
UIP	DV₂	DV₁	DV₀	RS₃	RS₂	RS₁	RS₀

UIP：刷新标志。 UIP=1，表示正在进行刷新； UIP=0，表示刷新在244µs内不会发生，此时可对RAM区进行读写操作。

DV₂DV₁DV₀=010时，打开晶振，并允许时钟开始计时。

RS₃RS₂RS₁ RS₀用于选择周期中断或输出方波频率，当其分别为0111、1000、1001、1010、1011、1100、1101、1110、1111时，对应输出频率为512Hz、256Hz、128Hz、64Hz、32Hz、16Hz、8Hz、4Hz、2Hz。当RS₃RS₂RS₁ RS₀=0000时，禁止周期中断和方波输出。

2.2 寄存器B（可读写），如表2所列。

表2 寄存器B（table 2 b register）

D₇	D₆	D₅	D₄	D₃	D₂	D₁	D₀
SET	PIE	AIE	UIE	SQWE	DM	24/12		DSE

SET=0，每秒计数一次；SET=1，禁止刷新。

PIE、AIE、VIE位均为1时，分别表示允许周期中断、报警中断和时钟数据刷新结束中断；

均为0时，表示禁止中断产生。

SQWE=1，SQW端输出由RS₃～RS₀位所设定的方波频率信号；SQWE=0，SQW端保持低电平。

DM=1，日历时钟选用二进制形式；DM=0，选用BCD码形式。

24/12=1，时间模式选用24小时制；24/12=0，选用12小时制。

DSE=1，允许夏时制发生；DSE=0，禁止。

2.3 寄存器C（只读），如表3所列。

表3 寄存器C（table 3 c register）

D₇	D₆	D₅	D₄	D₃	D₂	D₁	D₀
IRQF	PF	AF	UF	0	0	0	0

PF、AF、UF位均为1时，分别表示有周期中断、报警中断和刷新结束中断产生；均为0时，表示无中断产生。

IRQF：中断请求标志位。IRQF=PF×PIE＋AF×AIE＋UF×UIE

IRQF=0，无中断请求产生；IRQF=1，有中断请求产生。IRQ端输出低电平，读寄存器C或

复位之后其所有标志位均被清零。

2.4 寄存器D（只读）, 如表4所列。

表4 寄存器D（table 4 d register）

D₇	D₆	D₅	D₄	D₃	D₂	D₁	D₀
VRT	0	0	0	0	0	0	0

VRT=0，表示DS12887芯片内部锂电池已耗尽，时间和RAM区信息无效；

VRT=1，信息有效。

3 硬件接口电路

DS12887在数据采集终端应用中的结构框图如图1所示。使用W77E58带双串口的高性能单片机，其中一个串口采用MAX487来实现与多功能电能表的RS485接口，获取低压配电参数的数据；另一个串口采用MAX232来实现与GPRS Modem通讯，实现远程数据的收和发。

AT28C256 EEPROM实现对历史数据的存贮。8255并行扩展接口用于功能扩展备用以及实现正常工作指示、备用电源指示、正在数据采集指示、正在远程通讯指示、事件报警指示。

图1 数据采集终端的硬件结构框图

4 接口软件

下面为DS12887时钟芯片和77E58单片机的接口软件，采用汇编语言编写。低压配电数据采集与监控系统使用DS12887具有以下四种功能：一是以时间来存贮历史数据，如存贮某年、某月、某日开始的历史数据，可以连续保存7天的数据，第8天则把最前面的一天的数据覆盖掉；二是以小时的变化来实现定点数据采集；三是以分钟的变化来实现当前数据采集；四是以某日是否变化来判断新的一天是否来到。如某日变化则表明新的一天来到，则对新的一天中AT28C256对应的RAM单元初始化。

4.1 有关的常量定义和RAM单元注释

；；；；；； 13H ……当前分钟值（BCD码）

SZ_addm equ 0f700H ；秒寄存器地址

SZ_addf equ 0f702H ；分寄存器地址

SZ_adds equ 0f704H ；时寄存器地址

SZ_addr equ 0f707H ；日寄存器地址

SZ_addy equ 0f708H ；月寄存器地址

SZ_addn equ 0f709H ；年寄存器地址

SZ_adda equ 0f70aH ；A寄存器地址

SZ_addb equ 0f70bH ；B寄存器地址

SZ_addc equ 0f70cH ；C寄存器地址

SZ_addd equ 0f70dH ；D寄存器地址

4.2 初始化时钟芯片或时钟设置

在低压配电数据采集与监控系统中，具有通过GPRS Modem远程通讯对DS12887进行初始化设置时钟功能或读时钟等功能。单片机接收到的年、月、日、时、分、秒数据分别存于21H、22H、23H、24H、25H、26H RAM内存单元中。

初始化时钟设置子程序:

MOV DPTR，＃SZ_addb ；寄存器B的SET置“1”，禁止芯片内部的刷新周期

MOV A ，＃82H ；

MOVX ＠DPTR，A ；

MOV DPTR，＃SZ_addn ；写入年寄存器的数据

MOV A ， 21H ；

MOVX ＠DPTR，A ；

MOV DPTR，＃SZ_addy ；写入月寄存器的数据

MOV A ， 22H ；

MOVX ＠DPTR，A ；

MOV DPTR，＃SZ_addr ；写入日寄存器的数据

MOV A ， 23H ；

MOVX ＠DPTR，A ；

MOV DPTR，＃SZ_adds ；写入时寄存器的数据

MOV A ， 24H ；

MOVX ＠DPTR，A ；

MOV DPTR，＃SZ_addf ；写入分寄存器的数据

MOV A ， 25H ；

MOVX ＠DPTR，A ；

MOV DPTR，＃SZ_addm ；写入秒寄存器的数据

MOV A ， 26H ；

MOVX ＠DPTR，A ；

MOV DPTR，＃SZ_adda ；初始化寄存器A，打开晶振开始计时，禁止中断，

MOV A ，＃20H ；禁止方波输出。

MOVX ＠DPTR，A ；

MOV DPTR，＃SZ_addb ；寄存器B的SET置“0”，

MOV A ，＃02H ；BCD码格式，24小时制，允许时间刷新。

MOVX ＠DPTR，A ；

RET ；

4.3 从DS12887中读取数据

读数据子程序: MOV DPTR，＃SZ_adda ；读出寄存器A中的内容

MOVX A，＠DPTR ；查询VIP位，判断芯片是否处于更新周期

JB ACC.7 ，XIN ；

MOV DPTR，＃SZ_addf ；读分寄存器的值

MOVX A，＠DPTR ；

CJNE A， 13H，SAMPLE ；判断时间分寄存器是否更新，即1分钟到否？

SJMP XIN ；未到

SAMPLE：。。。。。。；到了，开始采集多功能表的数据

5 结束语

本文从实时时钟DS12887结构原理入手，讲述了该芯片的功能特点，使用方法。重点以DS12887与单片机77E58的硬件接口电路和软件编程两个方面为例，讲述了DS12887在低压配电数据采集与监控系统中是如何实现了定时和当前数据采集功能的, 它应用于江西省2002年省教育厅科技项目计划课题《单相袖珍式多功能现场校验仪》中, 课题编号为赣教科技[2002]01号1901,基金项目经费为1万元,已于2005年6月完成科技成果鉴定。本文的创新点是巧妙地利用了DS12887时钟芯片的功能,以实时运行的时间为准则, 实现了瞬时、定点、一天、历史数据的采集与存储，并且通过GPRS网络实现了远程监测。该系统经供电局安装运行证明，运行可靠，它能实现远程抄收电厂变压器电能表的各种数据，值得推广。

参考文献

1 郑仲明.利用DS12887设计的利率显示屏[J].国外电子元器件，2002，10：17-19。

2 张松波，张东升.实时时钟12887在嵌入式系统中的应用[J]. 电测与仪表，2004，8：54-56。

3 李涛，徐建政.基于GPRS无线技术的配电变压器监测系统[J].电测与仪表，2004，6：55-57。

4朱杰斌，余红粒，潘自强.时钟芯片在电压监测仪校验装置中的应用[J]. 微计算机信息,

2006年12月上旬:288-290。