嵌入式开发-ds1302中文资料.pdf

1 DS1302 简介：简介：DS1302是美国是美国 DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗的实时公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，附加时钟芯片，附加31字节静态字节静态 RAM，采用，采用 SPI 三线接口与三线接口与 CPU 进行进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号和同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号和 RAM数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小与数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小与31天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。工作电压宽达天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。工作电压宽达2.55.5V。采用双电源供电（主电源和备用电源），可设置备用电源充电。采用双电源供电（主电源和备用电源），可设置备用电源充电方式，提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。方式，提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。DS1302的外部的外部引脚分配如图引脚分配如图1所示及内部结构如图所示及内部结构如图2所示。所示。DS1302用于数据记录，用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录上，能实现数据与出现该特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录上，能实现数据与出现该数据的时间同时记录，因此广泛应用于测量系统中。数据的时间同时记录，因此广泛应用于测量系统中。图图1 DS1302的外部引脚分配的外部引脚分配 图图2 DS1302的内部结构的内部结构 各引脚的功能为：各引脚的功能为：Vcc1：主电源；：主电源；Vcc2：备份电源。当：备份电源。当 Vcc2Vcc1+0.2V 时，时，由由 Vcc2向向 DS1302供电，当供电，当 Vcc20;i-)/循环循环8次移位次移位 SCLK=0;temp=addr;DIO=(bit)(temp&0 x01);/每次传输低字每次传输低字节节 addr=1;/右移一位右移一位 SCLK=1;/发送数据发送数据 for(i=8;i0;i-)SCLK=0;temp=dat;DIO=(bit)(temp&0 x01);dat=1;SCLK=1;CE=0;/数据读取子程序数据读取子程序 unsigned char Read1302(unsigned char addr)unsigned char i,temp,dat1,dat2;CE=0;SCLK=0;CE=1;/发送地址发送地址 for(i=8;i0;i-)/循环循环8次移位次移位 SCLK=0;temp=addr;DIO=(bit)(temp&0 x01);/每次传输低字每次传输低字节节 addr=1;/右右移一位移一位 SCLK=1;/读取数据读取数据 for(i=8;i0;i-)ACC_7=DIO;SCLK=1;ACC=1;SCLK=0;CE=0;dat1=ACC;dat2=dat1/16;/数据进制转换数据进制转换 dat1=dat1%16;/十六进制转十十六进制转十进制进制 dat1=dat1+dat2*10;return(dat1);/初始化初始化 DS1302 void Initial(void)Write1302(WRITE_PROTECT,0X00);/禁止写保禁止写保护护 Write1302(WRITE_SECOND,0 x56);/秒位初始秒位初始化化 Write1302(WRITE_MINUTE,0 x34);/分钟初始化分钟初始化 Write1302(WRITE_HOUR,0 x12);/小时初始化小时初始化 Write1302(WRITE_PROTECT,0 x80);/允许写保护允许写保护 51单片机综合学习系统之单片机综合学习系统之 DS1302时钟应用篇时钟应用篇 电子制作电子制作2008年年10月月 站长原创，如需引用请注明出处站长原创，如需引用请注明出处 大家好，通过以前的学习，我们已经对51单片机综合学习系统的使用方法及学习方式有所了解与熟悉，学会了使用 AD 模数转换的基本知识，体会到了综合学习系统的易用性与易学性，这一期我们将一起学习 DS1302时钟的基本原理与应用实例。先看一下我们将要使用的51单片机综合学习系统能完成哪些实验与产品开发工作：分别有流水灯，数码管显示，液晶显示，按键开关，蜂鸣器奏乐，继电器控制，IIC 总线，SPI总线，PS/2实验，AD 模数转换，光耦实验，串口通信，红外线遥控，无线遥控，温度传感，步进电机控制等等。主体系统如图1所示，其配套书本教程单片机快速入门如图2所示。图1 51单片机综合学习系统主机部分图片 图2 51单片机综合学习系统配套书本教程单片机快速入门 上图是我们将要使用的51单片机综合学习系统硬件平台，如图1所示，本期实验我们用到了综合系统主机、板载的 DS1302时钟芯片，综合系统其它功能模块原理与使用详见前几期电子制作杂志及后期连载教程介绍。在很多单片机系统中都要求带有实时时钟电路，如最常见的数字钟、钟控设备、数据记录仪表，这些仪表往往需要采集带时标的数据，同时一般它们也会有一些需要保存起来的重要数据，有了这些数据，便于用户后期对数据进行观察、分析。本小节就介绍市面上常见的时钟芯片 DS1302的应用。DS1302是美国 DALLAS 公司推出的一款高性能、低功耗、带内部 RAM 的实时时钟芯片(RTC)，也就是一种能够为单片机系统提供日期和时间的芯片。通过本小节的学习，我们将会把 RTC 相关的一些技术粗略介绍一下，然后介绍 DS1302与单片机之间的软硬件应用。DS1302时钟芯片简介时钟芯片简介 DS1302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，可以通过串行接口与单片机进行通信。实时时钟/日历电路提供秒、分、时、日、星期、月、年的信息，每个月的天数和闰年的天数可自动调整，时钟操作可通过 AM/PM 标志位决定采用24或12小时时间格式。DS1302与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信，仅需三根 I/O 线：复位（RST）、I/O 数据线、串行时钟（SCLK）。时钟/RAM 的读/写数据以一字节或多达31字节的字符组方式通信。DS1302工作时功耗很低，保持数据和时钟信息时，功耗小于1mW。DS1302的内部结构的内部结构 DS1302的外部引脚功能说明如图3所示：X1，X2 32.768kHz 晶振引脚 GND 地 RST 复位 I/O 数据输入/输出 SCLK 串行时钟 VCC1 电池引脚 图3 DS1302封装图 VCC2 主电源引脚 DS1302的内部结构如图4所示，主要组成部分为：移位寄存器、控制逻辑、振荡器、实时时钟以及 RAM。虽然数据分成两种，但是对单片机的程序而言，其实是一样的，就是对特定的地址进行读写操作。图4 DS1302的内部结构图 DS1302含充电电路，可以对作为后备电源的可充电电池充电，并可选择充电使能和串入的二极管数目，以调节电池充电电压。不过对我们目前而言，最需要熟悉的是和时钟相关部分的功能，对于其它参数请参阅数据手册。DS1302的工作原理的工作原理 DS1302工作时为了对任何数据传送进行初始化，需要将复位脚（RST）置为高电平且将8位地址和命令信息装入移位寄存器。数据在时钟（SCLK）的上升沿串行输入，前8位指定访问地址，命令字装入移位寄存器后，在之后的时钟周期，读操作时输出数据，写操作时输出数据。时钟脉冲的个数在单字节方式下为8+8（8位地址+8位数据），在多字节方式下为8加最多可达248的数据。DS1302的寄存器和控制命令的寄存器和控制命令 对 DS1302的操作就是对其内部寄存器的操作，DS1302内部共有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为 BCD 码形式。此外，DS1302还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及与 RAM 相关的寄存器等。时钟突发寄存器可一次性顺序读写除充电寄存器以外的寄存器。日历、时间寄存器及控制字如表1所示：7 6 5 4 3 2 1 0 寄存器名称 1 RAM/CK A4 A3 A2A1 A0 RD/W 秒寄存器 1 0 0 0 0 0 0 分寄存器 1 0 0 0 0 0 1 小时寄存器 1 0 0 0 0 1 0 日寄存器 1 0 0 0 0 1 1 月寄存器 1 0 0 0 1 0 0 星期寄存器 1 0 0 0 1 0 1 年寄存器 1 0 0 0 1 1 0 写保护寄存器 1 0 0 0 1 1 1 慢充电寄存器 1 0 0 1 0 0 0 时钟突发寄存器 1 0 1 1 1 1 1 表1：日历、时钟寄存器与控制字对照表 最后一位 RD/W 为“0”时表示进行写操作，为“1”时表示读操作。DS1302内部寄存器列表如表2所示：命令字 各位内容 寄存器名称 写 读 取值范围 7 654 3 2 1 0秒寄存器 80H 81H 00-59 CH 10SEC SEC 分寄存器 82H 83H 00-59 0 10MIN MIN 小时寄存器 84H 85H 01-12或00-23 12/24 0AHR HR 日期寄存器 86H 87H 01-28,29,30,310 010DATE DATE 月份寄存器 88H 89H 01-12 0 0010M MONTH 周寄存器 8AH 8BH 01-07 0 000 0 DAY 年份寄存器 8CH 8DH 00-99 10YEAR YEAR 表2：DS14302内部主要寄存器分布表 DS1302内部的 RAM 分为两类，一类是单个 RAM 单元，共31个，每个单元为一个8位的字节，其命令控制字为 COHFDH，其中奇数为读操作，偶数为写操作；再一类为突发方式下的 RAM，此方式下可一次性读写所有的 RAM 的31个字节，命令控制字为 FEH（写）、FFH（读）。我们现在已经知道了控制寄存器和 RAM 的逻辑地址，接着就需要知道如何通过外部接口来访问这些资源。单片机是通过简单的同步串行通讯与 DS1302通讯的，每次通讯都必须由单片机发起，无论是读还是写操作，单片机都必须先向 DS1302写入一个命令帧，这个帧的格式如表1所示，最高位 BIT7固定为1，BIT6决定操作是针对 RAM 还是时钟寄存器，接着的5个 BIT 是 RAM 或时钟寄存器在 DS1302的内部地址，最后一个 BIT 表示这次操作是读操作抑或是写操作。物理上，DS1302的通讯接口由3个口线组成，即 RST，SCLK，I/O。其中 RST 从低电平变成高电平启动一次数据传输过程，SCLK 是时钟线，I/O 是数据线。具体的读写时序参考图5，但是请注意，无论是哪种同步通讯类型的串行接口，都是对时钟信号敏感的，而且一般数据写入有效是在上升沿，读出有效是在下降沿（DS1302正是如此的，但是在芯片手册里没有明确说明），如果不是特别确定，则把程序设计成这样：平时 SCLK 保持低电平，在时钟变动前设置数据，在时钟变动后读取数据，即数据操作总是在 SCLK 保持为低电平的时候，相邻的操作之间间隔有一个上升沿和一个下降沿。图5 DS1302的命令字结构 DS1302的软硬件设计实例的软硬件设计实例 本例将实现对 DS1302的读写操作，将时钟数据在 LED 数码管上显示出来。调试时将功能选择开关调到 DS1302的状态上。图6 DS1302实验演示图 硬件原理图硬件原理图 图10-46 硬件原理图 程序流程图程序流程图 图10-47 软件流程图