DS1302时钟芯片

目录

DS1302简介

前言

DS1302内部结构

理解：

DS1302引脚图

DS1302常用寄存器

寄存器控制指令

解释：

常用寄存器指令

DS1302控制时序

单字节读

代码辅助理解

单字节写 

代码辅助理解

仿真案例

电路图

keil文件

DS1302简介

前言

  • DS1302 是一个实时时钟芯片，可以提供秒、分、小时、日期、月、年等信息，并且还有软件自动调整的能力，可以通过配置 AM/PM 来决定采用 24 小时格式还是 12 小时格式。
  • 拥有 31 字节数据存储 RAM。
  • 串行 I/O 通信方式，相对并行来说比较节省IO口的使用。
  • DS1302 的工作电压比较宽，在 2.0～5.5V 的范围内都可以正常工作。
  • DS1302 这种时钟芯片功耗一般都很低，它在工作电压 2.0V 的时候，工作电流小于 300nA。
  • DS1302 共有 8 个引脚，有两种封装形式，一种是 DIP-8 封装，芯片宽度（不含引脚） 是 300mil，一种是 SOP-8 封装，有两种宽度，一种是 150mil，一种是 208mil。

DS1302内部结构

理解：

  • 电源控制模块：DS1302 有两个电源输入，一个是主电源VCC2，另外一个是备用电源VCC1，比如可以用电池或者大电容，这样做是为了在系统掉电的情况下，我们的时钟还会继续走。如果使用的是充电电池，还可以在正常工作时设置充电功能，给我们的备用电池进行充电。
  • 时钟电路：X1和X2接的是外部的晶振，并通过内部的电路进行一些设置（频率分频等）最终会输出1Hz的标准计时频率
  • 实时时钟RAM：实时时钟就是我们的寄存器，我们内部的时间都是存在该寄存器里面的，里面有31*8个RAM，我们只需要对寄存器进行读写就可以访问时间了。
  • 命令控制逻辑和输入移位寄存器模块：该模块决定了怎么去读写寄存器（SCLK每来一个上升沿，那么IO数据输入移位一次，数据到达命令控制逻辑后要经过CE开关，CE为高电平时数据移位才是有用的）。

DS1302引脚图

注意：

  • 我们在上电时，时钟芯片会以VCC当做电源，同时会对备用电池进行冲电，一旦掉电他就会自动切换到备用电池，保障时钟继续运行。
  • DS1302与单片机通信只需要RES（复位线）、IO（数据线）、SCLK（串行时钟）三根信号线（利用这三根引脚，单片机就可以把芯片内部的时钟读出来）
  • VCC1为+3V供电；VCC2为+5V供电

DS1302常用寄存器

注意：

  • 这里面日历寄存器的值采用BCD码的存储行式。
  • BCD码转10进制：DEC=BCD/16*10+BCD%16；10进制转BCD码：BCD=DEC/10*16+DEC%10
  • 秒寄存器中D7的CH就是时钟暂停，若把该位给1，那么这个秒就会停止，进而导致时钟整个都暂停了；若该位给0则时钟运行（秒钟导致分钟进位，分钟导致小时进位，以此类推）。
  • 时寄存器中D7为0则设置的为24小时模式，D7为1则设置的为24小时模式；D5为0表示AM，D5为1表示PM
  • 年寄存器只能记录到2000年到2099年（因为只有十位和个位可变）
  • 写保护寄存器可以用来关闭写保护，通过发送数据0x00关闭写保护；发送数据0x80打开写保护

寄存器控制指令

解释：

  • D7：固定为1
  • D6：RAM/CK杠位，片内的RAM或日历、时钟寄存器选择位，1为片内RAM，0为日历时钟寄存器
  • D5——D1：地址位，用于选择进行读写的日历、时钟寄存器或片内RAM
  • D0：RD/W读写位，0为写，1为读

常用寄存器指令

注意：向寄存器写入时，那么写入的命令为特定寄存器的地址，若从寄存器读取时，那么读取的命令为寄存器的地址+1。

DS1302控制时序

单字节读

理解：首先将CE置位高电平开始读，将命令字的最低位设置到IO口中；之后时钟给个上升沿，那么命令字的最低位便会被写入单片机；将时钟再置为0后把数据的第2位放入IO口，时钟再给上升沿如此循环往复将最高位也写入IO口，之后时钟给低电平，此时便完成了对命令字的写入操作；DS1302接收到数据后，就会在紧跟着这个时钟的下降沿将这个数据放在IO线上，单片机此时将IO口释放掉，就开始读出DS1302发来的数据（每个下降沿来一个数据）读取完后时钟置0，CE置0，整个操作结束。

代码辅助理解

//单字节读
unsigned char DS1302_ReadByte(unsigned char Command){
	DS1302_RST=0;
	DS1302_SCLK=0;
	unsigned char i,Data=0x00;
	DS1302_RST=1;
	//写命令字
	for(i=0;i<8;i++){
		DS1302_IO=Command&(0x01<<i); //取出第i位
		//写入
		DS1302_SCLK=0;
		DS1302_SCLK=1;
		//先0后1那么就会在最后致使DS1302_SCLK=1，进而保障了for循环内都与写入有关
	}
	//单片机开始读取数据
	for(i=0;i<8;i++){
	DS1302_SCLK=1;
	DS1302_SCLK=0;
	//若端口状态为1，那么就相当于把IO的1给了Data（先读低位，后读高位）
	if(DS1302_IO==1){
		Data=Data|(0x01<<i);
		}
	}
	DS1302_RST=0;
	DS1302_IO=0; 
	return Data;
}

单字节写 

理解：首先将CE置高电平开始写；将命令字的最低位设置到IO口中；之后时钟给个上升沿，那么命令字的最低位便会被写入单片机；将时钟再置为0后把数据的第2位放入IO口，时钟再给上升沿如此循环往复将最高位也写入IO口，之后时钟给低电平，此时便完成了对命令字的写入操作（发第二个字节的数据和第一个字节命令字过程一样，只不过操作完后再将CE置0）

代码辅助理解

//单字节写
void DS1302_WriteByte(unsigned char Command,unsigned char Data){
	DS1302_RST=0;
	DS1302_SCLK=0;
	unsigned char i;
	DS1302_RST=1;
	//写命令字
	for(i=0;i<8;i++){
		DS1302_IO=Command&(0x01<<i); //取出第i位
		//写入
		DS1302_SCLK=1;
		DS1302_SCLK=0;
	}
	//写数据
	for(i=0;i<8;i++){
		DS1302_IO=Data&(0x01<<i); //取出第i位
		//写入
		DS1302_SCLK=1;
		DS1302_SCLK=0;
	}
	DS1302_RST=0;
	DS1302_IO=0;
}

注意：

  • SCLK每震荡一次，那么就会读取或写入一位数据，在时钟的上升沿，IO口上的电平将会被写入DS1302，在时钟的下降沿，IO口的数据将会从DS1302读出。
  • IO口中数据分两部分，第一部分为指定那一个地址，后面的阶段为真正的读取/写入数据
  • 无论是命令还是数据，一个字节传送时都是低位在前，高位在后（见时序图）。
  • 向芯片写入数据时，首先关闭写保护。

仿真案例

需求：根据数组设定，LCD液晶屏上显示年月日，时分秒（步进）。

电路图

keil文件

#include "reg51.h"
//注意：想看DS1302代码，请见61行后
sbit RS=P3^0;
sbit RW=P3^1;
sbit E=P3^2;
void delay(unsigned int n){
	unsigned int i=0,j=0;
	for(i=0;i<n;i++){
		for(j=0;j<120;j++);
	}
}
//写指令
void writecom(unsigned char com){
	//写指令
	RS=0;
	RW=0;
	E=0;
	P2=com;
	delay(5);
	E=1;
	E=0;
}
//写数据
void writedat(unsigned char dat){
	//写指令
	RS=1;
	RW=0;
	E=0;
	P2=dat;
	delay(5);
	E=1;
	E=0;
}
//初始化液晶屏
void initlcd(){
	writecom(0x38);
	writecom(0x0c);
	writecom(0x06);
	writecom(0x01);
}
int LCD_Pow(int X,int Y){
	unsigned char i;
	int Result=1;
	for(i=0;i<Y;i++){
		Result*=X;
	}
	return Result;
}
//展示数字
void LCD_ShowNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length){
	unsigned char i;
	if(Line==1){
		writecom(0x80|(Column-1));
	}else{
		writecom(0x80|(Column-1)+0x40);
	}
	for(i=Length;i>0;i--){
		writedat('0'+Number/LCD_Pow(10,i-1)%10);
	}
}
//DS1302篇
sbit DS1302_RST=P3^3;
sbit DS1302_SCLK=P3^4;
sbit DS1302_IO=P3^5;
#define DS1302_SECOND 0x80
#define DS1302_MINUTE 0x82
#define DS1302_HOUR 0x84
#define DS1302_DATE 0x86
#define DS1302_MONTH 0x88
#define DS1302_DAY 0x8A
#define DS1302_YEAR 0x8C
#define DS1302_WP 0x8E
unsigned char DS1302_Time[]={19,11,16,12,59,55,6}; //年月日时分秒，星期
//初始化DS1302
void DS1302_Init(){
	DS1302_RST=0;
	DS1302_SCLK=0;
}
//单字节写
void DS1302_WriteByte(unsigned char Command,unsigned char Data){
	unsigned char i;
	DS1302_RST=1;
	//写命令字
	for(i=0;i<8;i++){
		DS1302_IO=Command&(0x01<<i); //取出第i位
		//写入
		DS1302_SCLK=1;
		DS1302_SCLK=0;
	}
	//写数据
	for(i=0;i<8;i++){
		DS1302_IO=Data&(0x01<<i); //取出第i位
		//写入
		DS1302_SCLK=1;
		DS1302_SCLK=0;
	}
	DS1302_RST=0;
	DS1302_IO=0;
}
//单字节读
unsigned char DS1302_ReadByte(unsigned char Command){
	unsigned char i,Data=0x00;
	Command|=0x01; //因为我想给地址的时候给写的地址
	DS1302_RST=1;
	//写命令字
	for(i=0;i<8;i++){
		DS1302_IO=Command&(0x01<<i); //取出第i位
		//写入
		DS1302_SCLK=0;
		DS1302_SCLK=1;
		//先0后1那么就会在最后致使DS1302_SCLK=1，进而保障了for循环内都与写入有关
	}
	//单片机开始读取数据
	for(i=0;i<8;i++){
	DS1302_SCLK=1;
	DS1302_SCLK=0;
	//若端口状态为1，那么就相当于把IO的1给了Data（先读低位，后读高位）
	if(DS1302_IO==1){
		Data=Data|(0x01<<i);
		}
	}
	DS1302_RST=0;
	DS1302_IO=0; 
	return Data;
}
//10进制转化BCD码
unsigned char DecToBcd(unsigned char dec){
	return (dec/10*16+dec%10);
}
//BCD码转10进制
unsigned char BcdToDec(unsigned char bcd){
	return (bcd/16*10+bcd%16);
}
//设定时间
void DS1302_SetTime(){
	DS1302_WriteByte(DS1302_WP,0x00); //关闭写保护
	DS1302_WriteByte(DS1302_YEAR,DecToBcd(DS1302_Time[0]));
	DS1302_WriteByte(DS1302_MONTH,DecToBcd(DS1302_Time[1]));
	DS1302_WriteByte(DS1302_DATE,DecToBcd(DS1302_Time[2]));
	DS1302_WriteByte(DS1302_HOUR,DecToBcd(DS1302_Time[3]));
	DS1302_WriteByte(DS1302_MINUTE,DecToBcd(DS1302_Time[4]));
	DS1302_WriteByte(DS1302_SECOND,DecToBcd(DS1302_Time[5]));
	DS1302_WriteByte(DS1302_DAY,DecToBcd(DS1302_Time[6]));
	DS1302_WriteByte(DS1302_WP,0x80); //打开写保护
}
//读取时间
void DS1302_ReadTime(){
	unsigned char temp=0;
	  temp=DS1302_ReadByte(DS1302_YEAR);
	DS1302_Time[0]=BcdToDec(temp);
	  temp=DS1302_ReadByte(DS1302_MONTH);
	DS1302_Time[1]=BcdToDec(temp);
	  temp=DS1302_ReadByte(DS1302_DATE);
	DS1302_Time[2]=BcdToDec(temp);
	  temp=DS1302_ReadByte(DS1302_HOUR);
	DS1302_Time[3]=BcdToDec(temp);
	  temp=DS1302_ReadByte(DS1302_MINUTE);
	DS1302_Time[4]=BcdToDec(temp);
	  temp=DS1302_ReadByte(DS1302_SECOND);
	DS1302_Time[5]=BcdToDec(temp);
	  temp=DS1302_ReadByte(DS1302_DAY);
	DS1302_Time[6]=BcdToDec(temp);
}
unsigned char Second=0;
void main()
{
	initlcd();
	DS1302_Init();
	DS1302_SetTime();
	while(1)
	{
		DS1302_ReadTime();
		LCD_ShowNum(1,1,DS1302_Time[0],2);
		delay(5);
		LCD_ShowNum(1,4,DS1302_Time[1],2);
		delay(5);
		LCD_ShowNum(1,7,DS1302_Time[2],2);
		delay(5);
		LCD_ShowNum(2,1,DS1302_Time[3],2);
		delay(5);
		LCD_ShowNum(2,4,DS1302_Time[4],2);
		delay(5);
		LCD_ShowNum(2,7,DS1302_Time[5],2);
		delay(5);
	}
}

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