51单片机——DS1302 时钟芯片（二）

[3. 管脚及其功能](#3. 管脚及其功能)

[4. DS1302 使用](#4. DS1302 使用)

[4.1 先做准备](#4.1 先做准备)

[1. 硬件连线（先接好 "电话线"）](#1. 硬件连线（先接好 “电话线”）)

[2. 解除写保护（先打开 "柜门"）](#2. 解除写保护（先打开 “柜门”）)

[4.2 核心操作 1](#4.2 核心操作 1)

[4.3 核心操作 2](#4.3 核心操作 2)

[4.4 收尾](#4.4 收尾)

[4.5 额外提醒](#4.5 额外提醒)

[5. 寄存器](#5. 寄存器)

[5.1 1 个核心控制寄存器](#5.1 1 个核心控制寄存器)

[5.2 12 个日历/时钟寄存器](#5.2 12 个日历/时钟寄存器)

[5.3 31 字节通用 RAM 存储区](#5.3 31 字节通用 RAM 存储区)

[5.4 BCD 码](#5.4 BCD 码)

[6. 交互流程](#6. 交互流程)

[6.1 硬件基础](#6.1 硬件基础)

[6.2 DS1302 通信协议](#6.2 DS1302 通信协议)

[6.3 核心交互](#6.3 核心交互)

[6.3.1 写操作](#6.3.1 写操作)

[6.3.2 读操作](#6.3.2 读操作)

[6.3.3 注意](#6.3.3 注意)

3. 管脚及其功能

VCC2：主电源引脚

X1、X2：DS1302 外部晶振引脚，通常外接 32.768K 晶振

CE：使能引脚，也是复位引脚

I/O：串行数据引脚，数据输入或输出都从这个引脚

SCLK：串行时钟引脚

VCC1：备用电源

4. DS1302 使用

操作 DS1302 的过程可以类比成

「单片机（设备 "大脑"）和带存储的电子钟核心打电话」------ 核心就两件事：给 DS1302 "说" 时间 / 存数据（写操作） 、从 DS1302 "听" 时间 / 取数据（读操作）

操作 DS1302 的核心就是：解锁→按 "唤醒→发地址→传数据 / 收数据→结束" 的节奏读写→可选上锁，不管是设时间还是存闹钟，都是这套固定流程，只是 "地址" 和 "数据" 不一样而已。

4.1 先做准备

硬件连好 + 解开 "锁"

1. 硬件连线（先接好 "电话线"）

之前提过的 3 根核心线 + 电源，必须先接对：

RST（唤醒线）：接单片机任意 IO 口（相当于 "打电话时先喊对方名字，唤醒它"）；
SCLK（节奏线）：接单片机任意 IO 口（相当于 "通话的节拍器，双方按这个节奏传东西，不抢话"）；
I/O（数据线）：接单片机任意 IO 口（相当于 "传声音的电话线，既能说也能听"）；
电源：Vcc2 接单片机的 5V/3.3V 主电，Vcc1 接纽扣电池（保证断电后时间 / 数据不丢）。

2. 解除写保护（先打开 "柜门"）

DS1302 默认有个 "写保护位"（相当于柜子的锁），不解锁的话，根本没法给它设时间、存数据。操作：单片机通过 3 根线给 DS1302 发一个 "解锁指令"（本质是往指定地址写一个特定数字），把这个锁打开 ------ 就像要往柜子里放东西，先解锁柜门。

4.2 核心操作 1

给 DS1302 "写东西"（设时间 / 存闹钟）

比如要设当前时间为 "12 点 30 分 00 秒"，或存闹钟时间 "7 点 00 分"，步骤完全一样（只是 "地址" 不同）：

先 "喊醒"：单片机把 RST 线拉低→再把 SCLK 线拉低→最后把 RST 线拉高（一套固定动作，告诉 DS1302 "要开始说话了"）；
说 "地址"：单片机通过 I/O 线，跟着 SCLK 的节奏（每跳一下传 1 位），发 "我要写哪个位置" 的地址 ------ 比如 "我要写秒的数据""我要把闹钟存到通用存储区第 2 个位置"；
说 "数据"：地址发完后，继续跟着 SCLK 的节奏，发要存的具体数据（比如秒是 00、分是 30、闹钟小时是 07）；
挂电话：单片机把 RST 线拉低（告诉 DS1302 "说完了"）。

4.3 核心操作 2

从 DS1302 "读东西"（查时间 / 取闹钟）

比如要查当前几点，或取之前存的闹钟时间，步骤和 "写" 几乎一样，只是把 "说数据" 改成 "听数据"：

先 "喊醒"：和写操作一样，RST 拉低→SCLK 拉低→RST 拉高（SCLK 拉高时采样，拉低时准备下一位，RST高电平启动通信，低电平结束通信）；
说 "地址"：发 "我要读哪个位置" 的地址 ------ 比如 "我要读现在的小时数""我要取存储区里的闹钟数据"；
听数据：地址发完后，单片机不再 "说"，而是改成 "听"------DS1302 会跟着 SCLK 的节奏，通过 I/O 线把对应位置的数据传回来；
挂电话：RST 线拉低，结束读取。

4.4 收尾

可选（重新锁上 "柜门"）

写完时间 / 闹钟后，建议再发一个 "上锁指令"，把写保护位重新锁上 ------ 避免后续误操作（比如单片机程序乱了，不小心改了时间），就像放好东西后锁上柜门。

4.5 额外提醒

数据格式要对：传给 DS1302 的数字得是 "BCD 码"（比如十进制的 25，要转成专门的 BCD 格式），读出来后要转回十进制才能显示（比如电子钟显示 "25 分"）；
通用存储区和计时区通用：存闹钟、设备参数这些，和存时间的操作完全一样，只是选 "通用存储区" 的地址就行；
节奏不能乱：SCLK 每跳一次，只能传 1 位数据，必须等 SCLK 跳完，再传下一位 ------ 就像说话要一个字一个字说，不能抢。

5. 寄存器

DS1302 有 1 个核心控制寄存器（写保护/充电控制类）、12 个日历 / 时钟专用寄存器（管计时）和 31 字节通用 RAM 存储区（存自定义数据）

把 DS1302 看作一个 "专门管时间的工具箱"，里面的 "格子" 就是寄存器 / RAM，各自有固定用途：

控制寄存器用于存放 DS1302 的控制命令字，其 RST 引脚回到高电平后写入的第一个字节就是控制命令，用于对 DS1302 读写过程进行控制，格式如下：

该格式是 DS1302 所有寄存器（计时寄存器、控制寄存器、通用 RAM）的通用 "访问规则"

5.1 1 个核心控制寄存器

（工具箱的 "总锁扣"）

核心作用：控制整个 DS1302 的 "可写权限"（也叫 "写保护寄存器"），就是咱们之前说的 "解锁 / 上锁柜门"。

没解锁（锁扣扣上）：不管是改时间、存数据，都操作不了 ------ 防止误碰、程序乱跳导致时间 / 数据被改；

解锁（打开锁扣）：才能往时间寄存器里设时间、往 RAM 里存闹钟 / 参数。

补充：实际 DS1302 的 "控制类寄存器" 不止 1 个（还有涓流充电配置寄存器），但大家常说的 "1 个控制寄存器"，就是指这个最核心的 "写保护锁扣"。

5.2 12 个日历/时钟寄存器

（工具箱的 "时间格子区"）

这 12 个格子是专门存时间的，一个格子管一个时间维度，是 DS1302 "电子钟机芯" 的核心：

核心 8 个格子（最常用）：秒、分、时、日、月、星期、年、世纪（比如 "2025 年" 的 "20" 就是世纪位）；

额外 4 个格子：是计时辅助用的（比如时钟校准、备用位），日常用得少；

关键特点 ：这些格子里的数据是 "BCD 码格式"（比如十进制的 25 分，要转成 BCD 码才能存进去），和咱们之前说的 "写时间要传对应数据" 完全对应 ------ 你操作 DS1302 设时间，本质就是往这 12 个格子里填数。

① 秒寄存器： D7=CH（最高位/时钟暂停位，CH=0，内部时钟运行）、D6~D4 = 秒十位、D3~D0 = 秒个位

② 小时寄存器：D7=12/24（最高位/格式选择位，D7=1：12小时，D5 = 1：PM；设置 24 小时格时，D5 显示具体的时间数据）、D5=A/P（上午 / 下午）、D4=HR（小时十位）、D3~D0 = 小时个位

③ 写保护寄存器 D7（WP）：写保护位→WP=1 时上锁（只读不写），WP=0 时解锁；

④ 慢充电（涓流电流充电）寄存器：当 DS1302 掉电时，可以马上调用内部电源保护时间数据，该寄存器就是配置备用电源的充电选项的。 TCS/DS/RS：都是充电配置位（比如 TCS 选充电模式、DS 选二极管、RS 选电阻）

5.3 31 字节通用 RAM 存储区

（工具箱的 "通用储物格"）

这就是之前说的 "能存闹钟、不用外接 EEPROM 的小格子"，重点记 3 点：

① "31 个字节的连续存储区"可以理解为 31 个并排的小抽屉；

② 无固定用途：想存啥存啥 ------ 闹钟时间、设备运行次数、用户设置的参数，都能往里放；

③ 掉电不丢：和时间寄存器一样，靠 Vcc1 的纽扣电池供电，断电后里面的数据也不会没。

"操作 DS1302 的过程"的本质就是：

先操作「控制寄存器」解锁→
往「日历 / 时钟寄存器」里写时间（或读时间）→
往「31 字节 RAM」里存闹钟 / 参数（或取数据）→
再操作「控制寄存器」上锁（可选）。

5.4 BCD 码

时间/控制寄存器都是以BCD 码存放数据，BCD 码是通过 4 位二进制码来表示 1 位十进制中的 0-9 这 10 个数码

十进制 25 转 BCD 码的核心逻辑是：

两位十进制数拆分为十位/个位 → 每一位转4位二进制 → 高4位存十位、低4位存个位 →

组合成8位二进制 → 按4位一组转十六进制

比如十进制 89 转 BCD 码：

十位 8 → 4 位二进制 1000
个位 9 → 4 位二进制 1001
8 位 BCD 码：1000 1001 → 十六进制0x89

容易误解的点：

0x89作为BCD 码，它表示的十进制数是 89（十位 8、个位 9）；
0x89作为普通十六进制数，转换为十进制是 137（8×16 +9=137）。

所以从 DS1302 中读出的时钟数据均为 BCD码，需转换为 10 进制

6. 交互流程

6.1 硬件基础

6.2 DS1302 通信协议

DS1302 与 51 的交互遵循同步串行时序，核心规则：

通信触发：RST 必须先拉低，再拉高（保持高电平），才能启动通信；通信结束后拉低 RST。
时钟时序 ：SCLK 为同步时钟，上升沿写入数据 （51→DS1302），下降沿读取数据（DS1302→51）。
数据位序 ：所有数据（指令、时间）均为低位先行（LSB），即先发送 / 接收最低位（D0），最后发送 / 接收最高位（D7）。
指令先行 ：读写任何时间寄存器（秒、分、时等）或 RAM 前，必须先发送 8 位指令字节，DS1302 根据指令判断 "读 / 写" 和 "操作哪个寄存器"。

指令格式：

位序 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

含义 1 寄存器地址读写位

D7 固定为 1（区分时钟 / RAM 操作，1 = 时钟，0=RAM）；

D6~D1 是寄存器地址（如秒寄存器地址 000000，分 000001，时 000010）；

D0 是读写控制位（0 写，1 读）。

6.3 核心交互

核心逻辑：

硬件连接→初始化时序（RST/SCLK拉低→RST拉高）→发送指令字节→读/写数据字节→拉低RST结束通信

指令先行、低位先行、上升沿写 / 下降沿读是时序关键，BCD 码转换是数据处理的核心

6.3.1 写操作

51 单片机向 DS1302 写数据（如设置时间）

核心逻辑：先送指令（写指令）→ 再送数据（时间值，BCD 码），全程按 "低位先行、上升沿写" 时序，即

① 初始化时序

拉低 RST（P1.0=0），拉低 SCLK（P1.1=0）；

拉高 RST（P1.0=1），启动通信（RST 必须先拉低，再拉高（保持高电平），才能启动通信；通信结束后拉低 RST）

② 发送 8 位写指令字节

循环 8 次（逐位发送）：
- 取指令字节的当前最低位（如指令 0x00，先取 D0=0），赋值给 I/O 口（P1.2）；
- 拉高 SCLK（上升沿），将 I/O 数据写入 DS1302；
- 拉低 SCLK，准备下一位；
- 指令字节右移 1 位（舍弃已发送的低位，准备下一位）；

CE（RST）：复位时序。即在RST引脚产生一个正脉冲，在整个读写周期期间，RST 要保持高电平，读写完毕之后，要将 RST 返回低电平，以准备下次读写；

③ 发送 8 位数据字节（时间值，BCD 码）

流程与发送指令完全一致：逐位取数据低位→I/O 赋值→SCLK 上升沿写入→右移数据。

④ 结束通信：拉低 RST（P1.0=0），拉低 SCLK（P1.1=0）。

6.3.2 读操作

51 单片机从 DS1302 读数据（如读取当前秒数）

核心逻辑：先送指令（读指令）→ 再读数据，全程按 "低位先行、下降沿读" 时序。

① 初始化时序：同写操作（拉低 RST→拉低 SCLK→拉高 RST）。

② 发送 8 位读指令字节：

循环 8 次（逐位发送）：
- 取指令字节的当前最低位（如指令 0x00，先取 D0=0），赋值给 I/O 口（P1.2）；
- 拉高 SCLK（上升沿），将 I/O 数据写入 DS1302；
- 拉低 SCLK，准备下一位；
- 指令字节右移 1 位（舍弃已发送的低位，准备下一位）；

③ 读取 8 位数据字节：

循环 8 次（逐位读取）：
- 拉高 SCLK，准备接收数据；
- 拉低 SCLK（下降沿），此时 DS1302 将当前位数据放到 I/O 口；
- 读取 I/O 口电平（0/1），存入数据变量的对应位；
- 数据变量左移 1 位（预留低位，接收下一位）。

注意：图中第八个上升沿写命令结束之后紧接着下降沿就要开始读数据

④ 结束通信：拉低 RST，拉低 SCLK。

6.3.3 注意

① 注意时序匹配

51 单片机的时钟频率（如 11.0592MHz）需与 SCLK 时序匹配，避免过快（如循环中不加延时可能导致时序不满足），建议在 SCLK 高低电平切换后加短延时（如_nop_()）。

② 读取数据之前，将 IO 设置为输入口，读取完之后，要将其改回输出口

7. 总结

① 硬件

RST（唤醒线）：接单片机任意 IO 口（相当于 "打电话时先喊对方名字，唤醒它"）；
SCLK（节奏线）：接单片机任意 IO 口（相当于 "通话的节拍器，双方按这个节奏传东西，不抢话"）；
I/O（数据线）：接单片机任意 IO 口（相当于 "传声音的电话线，既能说也能听"）；
电源：Vcc2 接单片机的 5V/3.3V 主电，Vcc1 接纽扣电池（保证断电后时间 / 数据不丢）。

② 通讯核心操作

先 "喊醒"：单片机把 RST 线拉低→再把 SCLK 线拉低→最后把 RST 线拉高（一套固定动作，告诉 DS1302 "要开始说话了"）；
说 "地址"：单片机通过 I/O 线，跟着 SCLK 的节奏（每跳一下传 1 位），发 "我要写哪个位置" 的地址 ------ 比如 "我要写秒的数据""我要把闹钟存到通用存储区第 2 个位置"；
写/读 "数据"：地址发完后，继续跟着 SCLK 的节奏，传具体数据（比如秒是 00、分是 30、闹钟小时是 07）；
挂电话：单片机把 RST 线拉低（告诉 DS1302 "说完了"）。

③ DS1302 通信协议