目录
[1. 概述](#1. 概述)
[2. 介绍](#2. 介绍)
[2.1 大致结构](#2.1 大致结构)
[2.2 数据传输](#2.2 数据传输)
[2.3 操作与通信](#2.3 操作与通信)
[2.4 VS DS1202](#2.4 VS DS1202)
[2.5 其他](#2.5 其他)
1. 概述
DS1302 是一个 "带 31 字节掉电保存内存的电子钟机芯"，且只用 3 根线就能和单片机聊 "时间"、传 "数据"， ，不用额外加零件就能自己就能完成"计时+存闹钟"
DS1302 通过 3 根线（RST、SCLK、I/O）遵循自定义 SPI 时序与外部设备通信，而 51 单片机无硬件 SPI，需用 3 个普通 IO 口通过软件控制电平变化，模拟该时序；单片机先发送 "读时间" 的命令，DS1302 通过 I/O 线返回存储的日历数据，最终单片机读取并解析这些数据。
① DS1302 是专门用于计时 的芯片，能独立维护（ DS1302 内部集成了实现 "独立计时" 的核心硬件，且支持双电源供电**）秒、分、时、日、周、月、年** 等日历数据，掉电时可通过备用电池（如 CR2032）继续运行，无需单片机持续供电。要获取这些时间数据，必须通过通信接口和单片机交互
② 理解"独立维护"：
DS1302 芯片无需单片机持续供电、无需单片机运行任何程序 ，仅靠自身的电源（主电 / 备用电池）和内部硬件电路，就能自主完成 "秒→分→时→日→周→月→年" 的计时累加，且能自动处理闰年、月份天数（如 2 月 28/29 天、30/31 天）等日历规则，持续保存最新的时间数据。
简单类比 ：DS1302 就像一个 "自带电池的电子手表机芯"------ 手表的机芯（DS1302）自己走时，你（单片机）只是偶尔看一眼时间（读数据）或调一下时间（写数据），哪怕你不看、不调，机芯依然会自己精准走时，这就是 "独立维护"。
其"独立维护"依赖电源管理电路：支持主电源（VCC2，接 5V）和备用电源（VCC1，接 CR2032 纽扣电池），当主电源断电（比如单片机掉电），备用电池会无缝接管供电，保证计时不中断。
③ "独立维护" 与单片机的关系（边界是什么？）
DS1302 的 "独立维护"≠ 和单片机完全无关，而是计时过程独立，数据交互按需进行：
- DS1302 的核心工作（独立）：产生秒脉冲、更新时间寄存器、保存时间数据 ------ 全程不需要单片机参与，哪怕单片机断电 / 复位，只要 DS1302 有电源（备用电池），这些工作就会一直做；
- 单片机的角色（被动访问） ：单片机只能 "按需读写" DS1302 的时间数据，比如：
- 初始化：单片机只需要在第一次上电时，给 DS1302 写一次初始时间（比如设置为 "2025 年 12 月 10 日 15:30:00"），之后就不用再管（开发板接主电源， DS1302 正常工作，否则，使用备用电源继续独立工作； 若失去所有供电，计时立刻停止，内部寄存器的时间数据会丢失（DS1302 的时间寄存器是 "易失性" 的，必须靠电源维持，无内置非易失性存储），所以使用前需要单片机重新向 DS1302 写入初始时间（比如 "2025-12-10 16:00:00"），才能重新开始计时。；
- 读取数据：单片机想显示时间时，才通过 3 线 SPI 接口发 "读命令"，从 DS1302 的寄存器中读取当前的秒、分、时等数据；
- 修改时间：只有需要调时间时，单片机才发 "写命令" 修改 DS1302 的寄存器，修改后 DS1302 又会基于新时间继续独立计时。
④ 3 线 SPI 接口：DS1302 的简化 SPI 通信
SPI（Serial Peripheral Interface）是一种串行通信协议，标准 SPI 为 4 线（CS 片选、SCLK 时钟、MOSI 主机发 / 从机收、MISO 主机收 / 从机发），但 DS1302 做了简化，仅用 3 根线完成通信，具体定义：
⑤ 51 单片机模拟 SPI 时序
传统 51 单片机（如 AT89C51）无硬件 SPI 控制器 （硬件 SPI 是单片机内部自带的时序发生器，可自动生成 SCLK、处理数据收发），因此需要用普通 IO 口 （如 P1.0、P1.1、P1.2），通过软件编程控制 IO 口的高低电平变化，模拟出 DS1302 要求的 SPI 通信时序。
开发板上集中了一个 DS1302 时钟模块，可使用它设计一个多功能电子时钟
2. 介绍
2.1 大致结构
DS1302 芯片是 DALLAS 公司推出的涓流充电时钟芯片，内含一个实时时钟/日历和**31 字节静态RAM，**通过简单的串行接口与单片机进行通信
① 实时时钟/日历电路提供秒、分、时、日、周、月、年的信息，每月的天数和闰年的天数可自动调整（内部有专门的寄存器（而非通用内存）存储时间数据，共 8 个核心寄存器（秒、分、时、日、周、月、年、控制，硬件逻辑自动维护这些寄存器的数值更新，无需单片机干预。）
② 静态 RAM（SRAM） ：一种靠电源维持数据的高速内存，无需像动态 RAM（DRAM）那样定期刷新，只要有电源（主电 / 备用电池），数据就不会丢失；
③ 31 字节：容量极小（仅 31 个字节），不是用来存储程序，而是给用户（单片机）提供的 "掉电可保存的临时数据区"；
④ 时钟操作可通过 AM/PM 指示决定采用 24/12 小时格式。
**DS1302 的 "小时寄存器" 中专门设计了 AM/PM 控制位，通过设置该位的状态，可切换小时数据的存储 / 解读规则，实现 12 小时制或 24 小时制的计时，**这种设计让 DS1302 适配不同的显示 / 使用场景（比如给民用设备显示 12 小时制，给工业设备用 24 小时制），是 RTC 芯片的通用人性化设计。
2.2 数据传输
DS1302 与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信，仅需要三根通信线：RES复位 、 /O数据线、SCLK串行时钟
① 同步串行
通俗的说，DS1302 和单片机通信时，单片机发一个时钟脉冲，双方就传 1 位数据，时钟是 "指挥棒"，数据是 "跟着指挥棒走的音符"，无需额外约定传输速率，也不用复杂的帧格式
② 简单
硬件简单：线数极简，无需额外外设
仅需 3 根线，无需晶振、电平转换等额外硬件，直接用单片机普通 IO 口连接即可，对比其他通信方式：
- 标准 SPI：4 线（CS、SCLK、MOSI、MISO）；
- I2C：2 线（SDA、SCL），但需上拉电阻，且有应答（ACK）机制；
- UART：至少 2 线（TX、RX），需配置波特率；
- 并行通信：十几根线（8 位数据 + 地址 + 片选）。
- 协议简单：无复杂规则，只有 **"时钟 + 数据"**的固定节奏
DS1302 的同步串行通信没有：
- I2C 的 "起始位、停止位、应答位"；
- UART 的 "波特率、奇偶校验、帧格式"；
- 标准 SPI 的 "高位 / 低位在前可选"（DS1302 固定低位在前）；
唯一规则：时钟线（SCLK）拉高时采样数据，拉低时准备下一位，全程由单片机掌控，DS1302 只需要 "听时钟、传数据"。
2.3 操作与通信
时钟/RAM/的读/写数据以一个字节或多达 31 个字节的字符组方式通信
DS1302 针对不同存储区域设计了灵活的传输方式：
① 操作时钟寄存器（秒 / 分 / 时等）：只能单次读写 1 个字节（每个时钟字段独立，无连续地址）；
DS1302 的时钟 / 日历寄存器 （秒、分、时、日、周、月、年等）是独立的 8 位寄存器，每个寄存器对应唯一地址，且彼此无连续地址关联，因此只能 "一个字节一个字节地读写"，这是操作时钟的唯一方式
② 操作31 字节 SRAM：既可以单次读写 1 个字节，也可以 "连续读写最多 31 个字节的字节组"（利用 SRAM 连续地址的特性，减少地址指令发送，提升效率）
DS1302 的 31 字节 SRAM 对应连续的地址空间（0x10~0x3F） 单片机只需发送 "SRAM 起始地址"，之后无需再发地址，只需持续产生 SCLK 时钟，就能连续读写后续字节（直到 31 字节上限）；适用于 需批量存储 / 读取数据时（如存储多个设备参数、简易日志），比如一次性将 "闹钟小时、闹钟分钟、亮度值、工作模式"4 个参数（4 字节）写入 SRAM，或一次性读回。
这种设计兼顾了时钟操作的 "精准性"（单字节对应单个时间字段）和 RAM 操作的 "高效性"（批量传输），是 DS1302 适配实际应用场景的实用设计 ------ 比如读时间只需单字节逐个读，存批量参数则用组传输省时间
2.4 VS DS1202
DS1302 由 DS1202 改进而来，增加了以下的特性：双电源管脚用于主电源和备份电源供应，Vcc1为可编程涓流充电电源，附加七个字节存储器
理解：DS1202/DS1302 都是实时时钟（RTC）芯片，核心功能是为嵌入式设备提供精准的年 / 月 / 日 / 时 / 分 / 秒计时，而改进的特性都是围绕 "供电可靠性" 和 "功能扩展性" 展开的，下面逐个拆解：
① 双电源管脚（主电源 + 备份电源供应）
DS1302 专门设计了两个独立的电源引脚（Vcc1 和 Vcc2），分别对应 "备份电源" 和 "主电源"，而 DS1202 无此独立双电源引脚设计（或电源切换逻辑简单）。
Vcc2（主电源）：接设备的系统电源（如 3.3V/5V），正常工作时芯片优先用 Vcc2 供电，保证计时和数据读写；
Vcc1（备份电源） ：接纽扣电池 / 锂电池等小型备用电源，当主电源掉电（比如设备断电、插拔电源）时，芯片会自动切换到 Vcc1 供电，确保时钟不会停走、计时数据不丢失。
比如电子钟、工业控制器这类设备，哪怕断电几天，再次上电后依然能显示正确时间，核心就是备份电源的作用，而 DS1302 的双电源管脚让这种 "掉电续时" 的设计更规范、更稳定。
② Vcc1 为可编程涓流充电电源
Vcc1 不仅是备份电源的供电引脚，还支持 "可编程的涓流充电" 功能（DS1202 无此功能）。
涓流充电：是一种小电流、持续的充电方式（通常几十微安～几百微安），适合纽扣电池、小型锂电池这类低容量备份电源，避免大电流充电损坏电池；
可编程：用户可通过程序（向 DS1302 的充电寄存器写指令）设置：
✅ 是否开启充电（比如不需要充电时可关闭）；
✅ 充电电阻的阻值（对应不同充电电流）；
✅ 充电方式（比如单电池 / 双电池模式）。
备份电源（如纽扣电池）会自然损耗，DS1302 可通过主电源（Vcc2）给 Vcc1 的电池缓慢补电，大幅延长备份电源的使用寿命，不用频繁更换电池（比如原本半年换一次，充电功能开启后可用 1~2 年）。
③ 附加七个字节存储器
DS1302 在原有 "计时寄存器"（存秒、分、时、日等计时数据）之外，额外增加了 7 个字节的通用 RAM（随机存储器），DS1202 无此额外存储（"附加七个字节存储器"，是DS1302 相对 DS1202 的增量（DS1202 通用 RAM 是 24 字节，31-24=7））。
这 7 个字节是掉电非易失的 （和计时数据一样，备份电源供电时不会丢失），可用来存储小型、需要掉电保存的参数，比如：
- 设备的运行次数、累计工作时长；
- 用户设置的参数（如电子钟的闹钟时间、工业设备的校准值）；
- 临时的状态标记（如设备上次关机的时间戳）。
不用额外外接 EEPROM（掉电存储芯片），就能实现少量数据的掉电保存，节省硬件成本、简化电路设计（比如一个简易电子钟，只用 DS1302 就能同时实现 "计时 + 存闹钟"，无需额外芯片）。
2.5 其他
DS1302 工作时功耗很低，保持数据和时钟信息时功率小于 1mW
广泛应用于电话、传真、便携式仪器以及电池供电的仪器仪表等产品领域下面