【51单片机】程序实验16.DS1302时钟

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目录

• DS1302时钟芯片介绍
• • DS1302简介
  • DS1302使用
  • • 控制寄存器
    • 日历/时钟寄存器
    • 读写时序
• 硬件设计
• [实验16 DS1302时钟](#实验16 DS1302时钟)
• • DS1302驱动
  • 主函数

DS1302时钟芯片介绍

DS1302简介

DS1302是达拉斯公司生产的时钟芯片，其具体特点如下：

①具有涓流充电的充电方式，涓流充电通过小电流持续充电来补偿电池的自放电损失，可以有效延长电池使用寿命，保持高饱和度的电量状态。且有主电源和备用电源双电源管脚，避免断电后时钟数据损失。

②具有时钟、日历功能，可以计算2100年之前的时间信息，有闰年调整功能。

③工作电压为3.0~5.5V，在2.0V时电流为300nA，功耗极低。

④具有单字节传送和多字节传送字符组两种读写方式。

⑤具有DIP和SIOC两种封装方式，本实验板载为SIOC封装，体积非常小。

⑥通过三线制SPI串行接口与单片机通信，分别为复位信号线（使能线）、I/O数据线和时钟线，而标准的SPI分别由MISO和MOSI来实现数据的输出和输入。

⑦兼容TTL电平，可以直接跟单片机IO口连接。

⑧工作温度范围为-40℃~85℃。

DS1302八个管脚的功能如下：

名称	功能
VCC2/VCC1	主电源/备用电源
X1/X2	外部晶振管脚，提供晶振源
CE	使能管脚，高电平时芯片工作
I/O	串行数据输入输出引脚
SCLK	时钟引脚

DS1302使用

DS1302的使用分为两步：①从中读取时间②将读取到的时间转换到数码管或液晶显示

控制寄存器

控制寄存器用于存放DS1302的控制命令，对DS1302的读写进行控制。

7	6	5	4	3	2	1	0
1	RAM/CK	A4	A3	A2	A1	A0	RD/WR

• RAM/CK：设置操作对象，1为RAM，0为内部寄存器。
• A0~A4：操作对象的操作地址位。
• RD/WR：设置读写方向，1为读操作，2为写操作。

以下是内部寄存器和RAM的地址表：

日历/时钟寄存器

DS1302共有12个寄存器，其中7个与日历/时钟功能相关，它们的数据以BCD码格式存入。

BCD码用4位二进制位来表示1位十进制位中的0~9，表示两位数时高八位表示十位，低八位表示个位，在处理二进制数据时通过整除16提取十位，对16取余提取个位。

各个寄存器各个位的功能如下表所示：

特别说明：

• 秒寄存器D7为DS1302运行标志位，0为工作状态，1为停止工作。
• 小时寄存器D7为时间格式位，1为12小时制，0为24小时制,。D5和D6在12小时制下，D5区分AM/PM，D6存储小时的十位0/1；在24小时制下，D5和D6共同存储小时的十位0/1/2。
• 写保护寄存器D7为写保护位，1开启写保护，0关闭写保护。
• 慢充电寄存器控制涓流充电方式，很少用到，不作深入介绍。

读写时序

DS1302的数据传输方式和DS18B20相同，先传低位后传高位。

在读写操作过程中，CE必须保持高电平。读写操作完成后设置CE为低电平，等待下一次操作。

在时钟产生上升沿时数据一位一位由低到高进行写入，先写入控制命令，随后读字节在控制命令发送完成后的第一个下降沿开始读取，而写字节在控制命令发送完成后的第一个上升沿继续写入数据。

在进行写操作前，需先将写保护寄存器的WP位设置为0，写完后再设置为1。写和读的时候数据都以BCD码格式传输。

硬件设计

实验16 DS1302时钟

实现功能：数码管显示电子时钟时分秒，格式为"XX-XX-XX"。

数码管驱动沿用自实验14

DS1302驱动

ds1302.h

#ifndef _ds1302_H
#define _ds1302_H

#include "public.h"

//定义复位线、时钟线和数据线管脚
sbit DS1302_RST = P3^5;
sbit DS1302_CLK = P3^6;
sbit DS1302_IO = P3^4;

//定义存储秒分时日月周年的数组
extern u8 gDS1302_TIME[7];

void ds1302_init(void);
void ds1302_read_time(void);

#endif

ds1302.c

#include "ds1302.h"
#include "intrins.h"

//存储秒分时日月周年地址读写的命令
u8 gWRITE_RTC_ADDR[7] = {0x80, 0x82, 0x84, 0x86, 0x88, 0x8a, 0x8c};
u8 gREAD_RTC_ADDR[7] = {0x81, 0x83, 0x85, 0x87, 0x89, 0x8b, 0x8d};

//存储秒分时日月周年的数组
//赋值作为初始化的时间，以2025年星期二3月11日11点45分14秒为例
u8 gDS1302_TIME[7] = {0x14, 0x45, 0x11, 0x11, 0x03, 0x02, 0x25};

//写字节函数
void ds1302_write_byte(u8 addr, u8 dat)
{
	//循环控制变量
	u8 i = 0;
	//复位并将时钟设为低电平
	DS1302_RST = 0;
	_nop_();
	DS1302_CLK = 0;
	_nop_();
	DS1302_RST = 1;
	//由低到高写入地址
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		//IO管脚准备好最低位信号
		DS1302_IO = addr & 0x01;
		//次低位移至最低位
		addr >>= 1;
		//产生上升沿使信号写入
		DS1302_CLK = 1;
		_nop_();
		DS1302_CLK = 0;
		_nop_();
	}
	//由低到高写入数据
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		DS1302_IO = dat & 0x01;
		dat >>= 1;
		DS1302_CLK = 1;
		_nop_();
		DS1302_CLK = 0;
		_nop_();
	}
	//拉低复位线等待下次操作
	DS1302_RST = 0;
}

//读字节函数
u8 ds1302_read_byte(u8 addr)
{
	//循环控制变量
	u8 i = 0;
	//一位存储变量
	u8 temp = 0;
	//一字节存储变量
	u8 value = 0;
	//复位并拉低时钟
	DS1302_RST = 0;
	_nop_();
	DS1302_CLK = 0;
	_nop_();
	DS1302_RST = 1;
	//写入地址
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		DS1302_IO = addr & 0x01;
		addr >>= 1;
		DS1302_CLK = 1;
		_nop_();
		DS1302_CLK = 0;
		_nop_();
	}
	//由低到高读取数据
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		//存储一位
		temp = DS1302_IO;
		//将字节整体右移一位并将新数据移到最高位后放入
		value = (temp<<7) | (value>>1);
		DS1302_CLK = 1;
		_nop_();
		//产生下降沿读取下一位
		DS1302_CLK = 0;
		_nop_();
	}
	//拉低复位线等待下次操作
	DS1302_RST = 0;
	//如果板载P3.4没有外接上拉电阻需要手动产生上升沿脉冲
	DS1302_CLK = 1;
	_nop_();
	DS1302_IO = 0;
	_nop_();
	DS1302_IO = 1;
	_nop_();
	//返回读取到的字节
	return value;
}

//时间初始化函数
void ds1302_init(void)
{
	//循环控制变量
	u8 i = 0;
	//将写保护寄存器的写保护位置零以关闭写保护
	ds1302_write_byte(0x8e, 0x00);
	for(i=0;i<7;i++)
	{
		//将寄存器地址与时间数据一一对应写入
		ds1302_write_byte(gWRITE_RTC_ADDR[i], gDS1302_TIME[i]);
	}
	//打开写保护
	ds1302_write_byte(0x8e, 0x00);
}

//时间读取函数
//由于函数不便返回数组，因此直接用开头定义好的数组存储
void ds1302_read_time(void)
{
	//循环控制变量
	u8 i = 0;
	for(i=0;i<7;i++)
	{
		//将对应寄存器地址的时间数据读取到数组
		gDS1302_TIME[i] = ds1302_read_byte(gREAD_RTC_ADDR[i]);
	}
}

主函数

#include "public.h"
#include "smg.h"
#include "ds1302.h"

void main()
{
	//存储数码管显示段码值数组
	u8 time_buf[8];
	//时间初始化
	ds1302_init();
	while(1)
	{
		//读取时间
		ds1302_read_time();
		//八位数码管依次存储时分秒的十位和个位，中间用杠隔开
		//BCD码整除16提取十位，对16取余提取个位
		time_buf[0] = gseg_code[gDS1302_TIME[2]/16];
		time_buf[1] = gseg_code[gDS1302_TIME[2]%16];
		time_buf[2] = 0x40;
		time_buf[3] = gseg_code[gDS1302_TIME[1]/16];
		time_buf[4] = gseg_code[gDS1302_TIME[1]%16];
		time_buf[5] = 0x40;
		time_buf[6] = gseg_code[gDS1302_TIME[0]/16];
		time_buf[7] = gseg_code[gDS1302_TIME[0]%16];
		//显示在数码管上
		seg_display(time_buf, 1);
	}
}