2021年11月02日 | DS1302时钟 ---- 自学笔记

一、什么是DS1302时钟

具有实时时钟计算能力，能计算2100年之前的秒、分、时、日、日期、星期、月、年及闰年调整能力。

内部含有31个字节静态RAM，可提供用户访问。

采用串行数据传送方式，使得管脚数量最少，简单SPI3线接口。

工作电压范围宽：2.0~5.5V。

工作电流：2.0v时，小于300NA。

时钟或RAM数据的读/写有两种传送方式：单字节传送和多字节传送方式

采用8脚DIP封装或SOIC封装。

与TTL兼容，Vcc=5v

可选工业级温度范围：-40摄氏度~+85摄氏度

具有涓流充电能力

采用主电源和备份电源双电源供应

备份电源可由电池或大容量电容实现

二、SPI总线

2.1、概念

SPI接口(Serial Peripheral Interface)：串行外围接口

SPI接口主要应用在EEPROM，FLASH，实时时钟，AD转换器，数字信号处理器和数字信号解码器之间

SPI接口是在CUP外围低速器件之间进行同步串行数据传输，在主器件的移位脉冲下，数据按位传输，高位在前，低位在后，全双工通信数据传输速度总体来说比IIC总线要快，速度可达到几Mbps.

SPI接口是以从方式工作的，这种模式通常有一个主器件和一个或多个从器件，器接口包括以下四种信号；

MOSI  ----  主器件数据输出，从器件数据输入。  (MO:主机输出  SI：从机输入)

MISO  ----  主器件数据输入，从器件数据输出。  (MI:主机输入  SO：从机输出)

SCLK  ----  时钟信号，由主器件产生。

/CS(CAN信号)       ----  从器件使能信号，主器件控制。  

2.2、SPI接口内部结构

缺点：没有指定的流控制，没有应答机制确认是否接收到数据

2.3、DS1302的引脚

三、DS1302的寄存器及片内RAM

DS1302有一个控制寄存器，12个日历，时钟寄存器和31个RAM。

3.1、控制寄存器

控制寄存器由于存放DS1302的控制命令字，DS1302的RST引脚回到高电平后写入的第一个字就为控制命令。

它用于对DS1302读写过程进行控制，它的格式如下

D7:固定位1

D6:RAM/CK位，=1片内RAM，=0日历、时钟寄存器选择位。

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：读写选择，=0写，=1读

3.2、日历、时钟寄存器

DS1302共有12个寄存器，其中有7个与日历，时钟相关，存放的数据为BCD码形式。日历、时钟寄存见下表

数据都以BCD码形式表现

小时寄存器的D7位为12小时制/24小时制的选择位，当为1时选12小时制，当为0时选24小时制。当12小时制时，D5位为1时是上午，D5位位为0时是下午，D4为小时的十位。当24小时制时，D5，D4位为小时的十位。

秒寄存器中的CH位为时钟暂停位，当1为时钟暂停，为0时钟开启启动。

写保护寄存器：wp位写保护位，当wp=1,写保护，当wp=0未写保护、当对日历、时钟寄存器或片内RAM进行写时wp应当清零，当对日历，时钟寄存器或片内RAM进行读时WP一般置1。

慢充电寄存器的TCS位为控制慢充电的选择，当它为1010才能使慢充电工作。DS位二极管选择位。DS位01选择一个二极管，DS为10选择二个二级管。DS为11或00充电器被禁止，与TCS无关。RS用与选择连接在Vcc2与Vcc1之间的电阻，RS为00，充电器被禁止，与TCS无关，电阻选择情况见表

3.3、什么是BCD码

BCD码是通过4位二进制来表示1位十进制中的0~9这10个数码

二进制码转换位BCD码的方式为：4位二进制码大于1001(十进制：9)时，加6

如：BCD码0000 1100 的二进制为 0000 1100 +6 = 0001 0010

四、片内RAM

DS1302片内有31个RAM单元，对片内RAM的操作有两种方式：单字节方式和多字节方式当控制命令位COH~FDH时位单字节读写方式，命令字中的D5~D1用于选择对应的RAM单元，其中奇数为读操作，偶数为写操作。

当控制命令字节为FEH，FFH时为多字节操作(表中RAM突发模式)，多字节操作可一次把所有的RAM单元内容进行读写。FEH为写操作，FFH为读操作。

4.1、数据输入输出(i/o)

在控制指令字输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入DS1302,数据输入从低位即位0开始。同样，在紧跟8位的控制指令字节的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据，读出数据时从低位0位到高位7.

4.2、单字节的读写

DS1302是通过SPI串行总线跟单片机通信的，当进行一次读写操作时最少得读写两个字节，第一个字节是控制字节，就是一个命令，告诉DS1302是读还是写操作，是对RAM还是对CLOK寄存器操作，第二个自己就是要读或写的数据。

单字节读写：只有在SCLK位低电平时，才能将CE置为高电平，所以在进行操作之前先将SCLK置低电平，然后将CE置位高电平，接着开始在IO上面放入要传送的电平信号，然后跳变SCLK，数据在SCLK上升沿时，DS1302读写数据，在SCLK下降沿时，DS1302放置数据到IO上。

五、硬件设计

六、软件设计

6.1、ds1302.h

#ifndef __DS1302_H_

#define __DS1302_H_

//---包含头文件---//

#include

#include

//---重定义关键词---//

#ifndef uchar                 // 如果没有定义uchar

#define uchar unsigned char   // 那么就将uchar定义为无符号的字符形

#endif

#ifndef uint                  // 如果没有定义uint

#define uint unsigned int     // 那么就将uchar定义为无符号整型

#endif

//---定义ds1302使用的IO口---//

sbit DSIO=P3^4; // 输出/输入端口

sbit RST=P3^5;  //CE复位端口

sbit SCLK=P3^6; // 串行时钟

//---定义全局函数---//

void Ds1302Write(uchar addr, uchar dat);

uchar Ds1302Read(uchar addr);

void Ds1302Init();

void Ds1302ReadTime();

//---加入全局变量--//

extern uchar TIME[7]; //加入全局变量

#endif

6.2、ds1302.c

#include"ds1302.h"

//---DS1302写入和读取时分秒的地址命令---//

//---秒分时日月周年 最低位读写位;-------//

/*******************************************************

DS1302的寄存器及片内RAM

  D7     D6     D5     D4     D3     D2     D1     D0

   1    RAM/CK    D5~D1，地址位用与选择读写日历   RD/W 

  固定 1片内RAM   时钟寄存器或片内RAM    0写

        0日历，时钟寄存器选择位    1读

***********************************************************

寄存器名称 D7      D6      D5   D4   D3   D2   D1    D0        

             1 RAM/ck   A4   A3   A2   A1   A0    R/W     读十六进制       写十六进制 

秒寄存器      1       0       0    0    0    0    0     0 or 1        0x81 0x80

分寄存器     1 0 0   0    0    0    1    0 or 1        0x83 0x82

小时寄存器 1 0 0   0    0 1 0     0 or 1      0x85 0x84

日寄存器     1 0 0   0    0 1 1     0 or 1      0x87 0x86

月寄存器     1 0 0   0    1 0 0    0 or 1      0x89 0x88

星期寄存器 1 0 0   0    1 0 1    0 or 1      0x8b 0x8a

年寄存器     1 0 0   0    1 1 0    0 or 1      0x8d     0x8c

写保护寄存器 1      0 0   0    1 1 1     0 or 1      0x8f 0x8e

慢充电寄存器 1 0 0   1    0 0 0    0 or 1 0x91 0x90

时钟突发模式 1      0 1   1    1 1 1     0 or 1 0xbf 0xbe

RAM0         1 1 0   0    0    0 0    0 or 1      0xc1           0xc0

RAM30      1 1 1   1    1 1 0    0 or 1 0xfd     0xfc

RAM突发模式 1 1 1   1    1    1    1    0 or 1        0xff           0xfe

 */

uchar code READ_RTC_ADDR[7] = {0x81, 0x83, 0x85, 0x87, 0x89, 0x8b, 0x8d}; 

uchar code WRITE_RTC_ADDR[7] = {0x80, 0x82, 0x84, 0x86, 0x88, 0x8a, 0x8c};

//---DS1302时钟初始化2016年5月7日星期六12点00分00秒。---//

/*uchar TIME[7] = {0, 0, 0x12, 0x07, 0x05, 0x06, 0x16};

                   秒，分，时，日，  月，   周，   年

*/

//---存储顺序是秒分时日月周年,存储格式是用BCD码---//

//2020年5月16日 星期六 10点30分

uchar TIME[7] = {0,0x30,0x10,0x16,0x05,0x06,0x20};

/*******************************************************************************

* 函 数 名         : Ds1302Write

* 函数功能    : 向DS1302命令（地址+数据）

* 输    入         : addr,dat

* 输    出         : 无

*******************************************************************************/

/*DS1302是通过SPI串行总线跟单片机通信的，

当进行一次读写操作时最少得读写两个字节，第一个字节是控制字节，

就是一个命令，告诉DS1302是读还是写操作，

是对RAM还是对CLOK寄存器操作。第二个字节就是要读或写的数据了。*/

void Ds1302Write(uchar addr, uchar dat)

{

uchar n;

RST = 0;    // 复位  RST=P3^5;

_nop_(); // 延时一个机器周期

SCLK = 0;   //先将SCLK置低电平。  SCLK=P3^6; 串行时钟输入引脚

_nop_();    // 延时一个机器周期

RST = 1;    //然后将RST(CE)置高电平。复位引脚，低电平有效,操作时高电平。

_nop_();

for (n=0; n<8; n++)//开始传送八位地址命令

{

/*写操作：赋值语句在移位操作的前面

  读操作：赋值语句在移位操作的后面*/

DSIO = addr & 0x01; //数据从低位开始传送

addr >>= 1;

SCLK = 1;//数据在上升沿时，DS1302读取数据

_nop_();

SCLK = 0;  //串行时钟 置低电平

_nop_();

}

for (n=0; n<8; n++)//写入8位数据

{

DSIO = dat & 0x01;

dat >>= 1;

SCLK = 1;//数据在上升沿时，DS1302读取数据

_nop_();

SCLK = 0;

_nop_();

}

RST = 0;//传送数据结束

_nop_();

}

/*******************************************************************************

* 函 数 名         : Ds1302Read

* 函数功能    : 读取一个地址的数据

* 输    入         : addr

* 输    出         : dat

*******************************************************************************/

   /*只有在SCLK位低电平时，才能将CE置为高电平，所以在进行操作之前先将SCLK置低电平，

   然后将CE置位高电平，接着开始在IO上面放入要传送的电平信号，然后跳变SCLK，

   数据在SCLK上升沿时，DS1302读写数据，在SCLK下降沿时，DS1302放置数据到IO上。*/

uchar Ds1302Read(uchar addr)

{

uchar n,dat,dat1;

RST = 0;

_nop_();

SCLK = 0;//先将SCLK置低电平。

_nop_();

RST = 1;//然后将RST(CE)置高电平。

_nop_();

for(n=0; n<8; n++)//开始传送八位地址命令

{

DSIO = addr & 0x01;//数据从低位开始传送

addr >>= 1;

SCLK = 1;//数据在上升沿时，DS1302读取数据

_nop_();

SCLK = 0;//DS1302下降沿时，放置数据

_nop_();

}

_nop_();

for(n=0; n<8; n++)//读取8位数据

{

dat1 = DSIO;//从最低位开始接收

dat = (dat>>1) | (dat1<<7);

SCLK = 1;

_nop_();

SCLK = 0;//DS1302下降沿时，放置数据

_nop_();

}

RST = 0;

_nop_(); //以下为DS1302复位的稳定时间,必须的。

SCLK = 1;

_nop_();

DSIO = 0;

_nop_();

DSIO = 1;

_nop_();

return dat;

}

/*******************************************************************************

* 函 数 名         : Ds1302Init

* 函数功能    : 初始化DS1302.

* 输    入         : 无

* 输    出         : 无

*******************************************************************************/

void Ds1302Init()

{

uchar n;

Ds1302Write(0x8E,0X00); //禁止写保护，就是关闭写保护功能

for (n=0; n<7; n++)//写入7个字节的时钟信号：分秒时日月周年

{

Ds1302Write(WRITE_RTC_ADDR[n],TIME[n]);

}

Ds1302Write(0x8E,0x80); //打开写保护功能

}

/*******************************************************************************

* 函 数 名         : Ds1302ReadTime

* 函数功能    : 读取时钟信息

* 输    入         : 无

* 输    出         : 无

*******************************************************************************/

void Ds1302ReadTime()

{

uchar n;

for (n=0; n<7; n++)//读取7个字节的时钟信号：分秒时日月周年

{

TIME[n] = Ds1302Read(READ_RTC_ADDR[n]);

}

}

6.3、main.c

/*************************************************************************************

*

实验现象：下载程序后，数码管显示时钟

接线说明： (具体接线图可见开发攻略对应实验的“实验现象”章节)

   1，单片机-->DS1302时钟模块

    P34-->DIO

P35-->CE

P36-->CLK

   2，单片机-->动态数码管模块

    J22-->J6

P22-->J9(A)

P23-->J9(B)

P24-->J9(C)

注意事项：

**************************************************************************************