在由微型计算机构成的控制系统中，常常需要由实时时钟提供采样、定时及各种操作的时间基准。实现实时时钟的方法有多种：以定时器实现的软时钟用于判断年、月、日等时间的程序，要占用大量的CPU时间，程序也较复杂，仅能在简单的系统中使用；由硬件实现的时钟为硬时钟。通常MSM5832为一种硬时钟芯片，能较好地解决实时时钟问题；但是MS5832芯片存在着数据存取速度低，难以与单片机直接连接，芯片要占用I/O口地址，要外接振荡电路和后备电池等缺点，因而使用不便。我们不久前使用了另一种硬时钟器件，即美国DALLAS半导体公司生产的DS1216器件，很好地解决了上述问题。现将该器件及其使用情况介绍一下。
一、DS1216的性能和结构
DS1216是一个具有日历时钟功能、非易失存储器控制电路和嵌入式锂电池的CMOS集成器件。它封装在28脚0.6英寸宽的双列直插式外壳中；上面还带有一个28脚插座，可以插入一片2k×8或8k×8的CMOS静态RAM(对DS1216C来说，可插入8k×8或32k×8的CMOS RAM)。除厚度略大以外，其余尺寸与一块RAM芯片相似。
DS1216内部包含一个切换开关，使芯片能分别从外部电源或内部电池获得供电，该开关的自身压降低于0.2 V。它内部的失压控制电路能监视外部电源VCC的变化。当Vcc下降到4. 25 V以下时，它能控制切换开关动作，将芯片转换成由内部电池供电，同时禁止对RAM芯片的任何写操作，从而可以保证其RAM中的数据不会丢失。
DS1216具有日历时钟功能，能提供1/100秒、秒、分、时、星期、日期、月和年等信号，精度高于±1 min/月。在年月信号控制下，它能自动对每月天数进行调整，包括闰年调整。时钟可以运行于24小时制或带上下午指示的12小时制。
DS1216的引脚见图2- 43。日历时钟部分只使用了引脚20、26和28，其余引脚均直接与插在上面的RAM芯片相连。26、28脚分别为24脚和28脚RAM芯片的电源，由片内开关控制。20脚为片选信号输入端。与日历时钟工作有关的引脚还有1脚(RESET)、22脚（输出允许）、27脚（写允许）和11脚（数据输入／输出的第0位）。DS1216内部有8个日历时钟信息寄存器（图2- 44），每个寄存器为8位，分别存储从1/100秒到年的信息，可以对这些寄存器进行读／写操作。读操作用于读出当时的时间信息，写操作则用于更新、修改保存的日历时钟信息。寄存器中的数据以BCD码形式保存。其中小时寄存器R3的第7位D7用于选择12小时或24小时制工作方式：当D7=1时，选择12小时制工作方式，这时R3的第5位D5表示上午(D5=O)或下午(D5=1);当D7 =0时，表示使用24小时制，这时Ds位为10位数的第2位代码（用于20～23小时）。
星期寄存器R4的第4位D4和第5位Ds分别用于复位和振荡器的控制。D4位控制RESET信号（引脚1）。当D4=1时，引脚1的输入信号不起作用；当D4 =0时，引脚1上输入的低电平可以保持DS1216中时间寄存器的数值而禁止对其进行读／写操作。D5控制振荡器的工作，出厂时，该位被置为l，停止振荡器的工作；当该位被置为零时，振荡器开始工作，为日历时钟提供时间基准值。
由此可见，DS1216器件内部包含了振荡电路和后备电池，在它上面插入CMOS RAM以后，可以保持RAM中的数据，停电时也不丢失。它还可以直接插在线路板上原来插RAM的插座中，不必另外占用线路板空间，因此使用特别方便。
二、DS1216的读／写操作
由于DS1216日历时钟与RAM共同使用一个插座，因此对日历时钟进行读／写操作必须严格按照一定的步骤进行。此外，日历时钟的数据传送只能通过数据的第0位DQo进行，因此整个读／写过程必须以串行方式进行。
一般情况下，对DS1216器件任一地址进行的读／写操作都是访问数据存储器RAM单元。为了对日历时钟进行读／写，必须首先对该芯片的任一存储单元进行一次读操作，以开始读／写过程。接着进入连续64个写周期，向DS1216写入8字节的识别码，每写入一位，DS1216即与内部比较寄存器中寄存的模式数据进行比较：若比较正确，则继续读入下一个识别码；若比较不正确或在64个周期中出现了一个读周期，则比较过程停止，读入的数据被略去。以十六进制形式表示的64位识别码为C5、3A、A3、5C、C5、3A、A3、5C。这样组合的数据可以保证误码率低于10 -13。
上述识别码的写入是针对日历时钟进行的，其有效位仅为DQo位。但由于系统是通过向RAM单元写入数据指令来实现这一操作的，为了不影响RAM中的数据，可以在RAM中指定某一单元（例如最高地址单元）专供日历时钟使用，以免产生数据的混淆。
当64位识别码比较正确后，就可对DS1216内部的8个寄存器进行读／写操作。若要对寄存器的数据进行修改，则可用串行方式从DQo写入从1/100秒到年的全部数据。注意写入的数据必须将12/24小时、RESET、振荡器控制等有关位置置以适当的值。数据写入时，低位在前，共需连续的64个写周期。当需要从DS1216读出日历时间信息时，可连续执行64个读周期，并将从DQo位读得的数装配成8字节的数据，即可获得年、月、日、星期、时、分、秒和1/100秒等信号。
对日历时间信号的读／写操作必须以寄存器为单位。通常对8个寄存器同时进行，即从Ro的Do位到R7的D7位；否则试图对某一寄存器中的某一位进行读／写操作将会得到错误的结果。
图2 - 45为DS1216的读／写时序，表2-3为DS1216交流电参数。由图2- 45可见，读／写所需的时间均为纳秒级，因此完全可以与8031之类的单片机相匹配。
三、硬件连接
由于DS1216无需另外占用空间，因此对任何具有数据存储器RAM的微机系统，都不必为硬件作任何改动。图2 - 46所示为实际用于8031单片机系统时的情况。图中数据RAM的地址范围为OOOOH～1FFFH。
