一.DS1302的主要性能指标
(1)DS1302实时时钟具有能计算2100年之前的秒、分、时、日、日期、星期、月、年的能力,还有闰年调整的能力。
(2)内部含有31个字节静态RAM,可提供用户访问。
(3)采用串行数据传送方式,使得管脚数量最少,简单SPI 3线接口。
(4)工作电压范围宽:2.0~5.5V。
(5)工作电流:2.0V时,小于300nA。
(6)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。
(7)采用8脚DIP封装或SOIC封装。
(8)与TTL兼容,Vcc=5V。
(9)可选工业级温度范围:-40°C~+85°C。
(10)具有涓流充电能力。
(11)采用主电源和备份电源双电源供应。
(12)备份电源可由电池或大容量电容实现。
二、SPI总线概念
SPI接口的全称是“Serial Peripheral Interface”,意为串行外围接口
SPI接口主要应用在EEPROM,FLASH,实时时钟,AD转换器,还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。
SPI接口是在CPU和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,地位在后,为全双工通信,数据传输速度总体来说比I2C总线要快,速度可达到几Mbps。
SPI接口是以主从方式工作的,这种模式通常有一个主器件和一个或多个从器件,其接口包括以下四种信号:
(1)MOSI – 主器件数据输出,从器件数据输入
(2)MISO – 主器件数据输入,从器件数据输出
(3)SCLK – 时钟信号,由主器件产生
(4)/CS – 从器件使能信号,由主器件控制
最后,SPI接口的一个缺点:没有指定的流控制,没有应答机制确认是否接收到数据。
三、DS1302引脚功能
X1、X2:32.768KHz晶振接入引脚。
GND:地。
RST:复位引脚,低电平有效,操作时高电平。
I/O:数据输入/输出引脚,具有三态功能。
SCLK:串行时钟输入引脚。
Vcc1:工作电源引脚。
Vcc2:备用电源引脚。 接入电池断电时提供1302电源
四.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。可读写
1.控制寄存器
控制寄存器用于存放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 |
D6 |
D5 |
D4 |
D3 |
D2 |
D1 |
D0 |
1 |
RAM/CK |
A4 |
A3 |
A2 |
A1 |
A0 |
RD/W |
其中:
D7:固定为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。对日历、时钟寄存器或片内RAM的选择见表。
D0: 读写选择,=0写,=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 |
|
秒寄存器 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0或1 |
分寄存器 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0或1 |
小时寄存器 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0或1 |
日寄存器 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0或1 |
月寄存器 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0或1 |
星期寄存器 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0或1 |
年寄存器 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0或1 |
寄存器名称 |
D7 |
D6 |
D5 |
D4 |
D3 |
D2 |
D1 |
D0 |
1 |
RAM/CK |
A4 |
A3 |
A2 |
A1 |
A0 |
R/W |
|
写保护寄存器 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0或1 |
慢充电寄存器 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0或1 |
时钟突发模式 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0或1 |
RAM0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0或1 |
|
1 |
1 |
|
|
|
|
|
0或1 |
RAM30 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0或1 |
RAM突发模式 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0或1 |
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、时钟寄存器的格式如表。
寄存器名称 |
取值范围 |
D7 |
D6 |
D5 |
D4 |
D3 |
D2 |
D1 |
D0 |
秒寄存器 |
00~59 |
CH |
秒的十位 |
秒的个位 |
|||||
分寄存器 |
00~59 |
0 |
分的十位 |
分的个位 |
|||||
小时寄存器 |
01~12或00~23 |
12/24 |
0 |
A/P |
HR |
小时的个位 |
|||
日寄存器 |
01~31 |
0 |
0 |
日的十位 |
日的个位 |
寄存器名称 |
取值 范围 |
D7 |
D6 |
D5 |
D4 |
D3 |
D2 |
D1 |
D0 |
月寄存器 |
01~12 |
0 |
0 |
0 |
1或0 |
月的个位 |
|||
星期寄存器 |
01~07 |
0 |
0 |
0 |
0 |
星期几 |
|||
年寄存器 |
01~99 |
年的十位 |
年的个位 |
||||||
写保护寄存器 |
|
WP |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
慢充电寄存器 |
|
TCS |
TCS |
TCS |
TCS |
DS |
DS |
RS |
RS |
时钟突发寄存器 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
说明:
(1)数据都以BCD码形式。
(2)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是上午,D5位为0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。(3)秒寄存器中的CH位为时钟暂停位,当为1时钟暂停,为0时钟开始启动。
( 4)写保护寄存器中的WP为写保护位,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应清零,当对日历、时钟寄存器或片内RAM进行读时WP一般置1。
(5)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为二极管选择位。DS为01选择一个二极管,DS为10选择二个二极管,DS为11或00充电器被禁止,与TCS无关。RS用于选择连接在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.
RS位 |
电阻器 |
阻值 |
00 |
无 |
无 |
01 |
R1 |
2K |
10 |
R2 |
4K |
11 |
R3 |
8K |
注:什么是BCD码
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。
二进制码转换为BCD码的方式为:4位二进制码大于1001时,加6。
如:BCD码00001100的二进制码为:00001100+6=00010010
0 |
0000 |
5 |
0101 |
1 |
0001 |
6 |
0110 |
2 |
0010 |
7 |
0111 |
3 |
0011 |
8 |
1000 |
4 |
0100 |
9 |
1001 |
五、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。当控制命令字为C0H~FDH时为单字节读写方式,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
当控制命令字为FEH、FFH时为多字节操作(表中的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。
六、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位的控制指令字后的下一个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。
单字节读写
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。第二个字节就是要读或写的数据了。
单字节读写:只有在SCLK为低电平时,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置为高电平,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
主函数部分
/**************************************************************************************
* DS1302时钟实验 *
实现现象:下载程序后,数码管显示时钟数据
注意事项:
***************************************************************************************/
#include "reg52.h" //此文件中定义了单片机的一些特殊功能寄存器
#include"ds1302.h"
typedef unsigned int u16; //对数据类型进行声明定义
typedef unsigned char u8;
sbit LSA=P2^2;
sbit LSB=P2^3;
sbit LSC=P2^4;
char num=0;
u8 DisplayData[8];
u8 code smgduan[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : delay
* 函数功能 : 延时函数,i=1时,大约延时10us
*******************************************************************************/
void delay(u16 i)
{
while(i--);
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : datapros()
* 函数功能 : 时间读取处理转换函数
* 输 入 : 无
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void datapros()
{
Ds1302ReadTime();
DisplayData[0] = smgduan[TIME[2]/16]; //时
DisplayData[1] = smgduan[TIME[2]&0x0f];
DisplayData[2] = 0x40;
DisplayData[3] = smgduan[TIME[1]/16]; //分
DisplayData[4] = smgduan[TIME[1]&0x0f];
DisplayData[5] = 0x40;
DisplayData[6] = smgduan[TIME[0]/16]; //秒
DisplayData[7] = smgduan[TIME[0]&0x0f];
}
/*******************************************************************************
* 函数名 :DigDisplay()
* 函数功能 :数码管显示函数
* 输入 : 无
* 输出 : 无
*******************************************************************************/
void DigDisplay()
{
u8 i;
for(i=0;i<8;i++)
{
switch(i) //位选,选择点亮的数码管,
{
case(0):
LSA=0;LSB=0;LSC=0; break;//显示第0位
case(1):
LSA=1;LSB=0;LSC=0; break;//显示第1位
case(2):
LSA=0;LSB=1;LSC=0; break;//显示第2位
case(3):
LSA=1;LSB=1;LSC=0; break;//显示第3位
case(4):
LSA=0;LSB=0;LSC=1; break;//显示第4位
case(5):
LSA=1;LSB=0;LSC=1; break;//显示第5位
case(6):
LSA=0;LSB=1;LSC=1; break;//显示第6位
case(7):
LSA=1;LSB=1;LSC=1; break;//显示第7位
}
P0=DisplayData[7-i];//发送数据
delay(100); //间隔一段时间扫描
P0=0x00;//消隐
}
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : main
* 函数功能 : 主函数
* 输 入 : 无
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void main()
{
Ds1302Init();
while(1)
{
datapros(); //数据处理函数
DigDisplay();//数码管显示函数
}
}
数据处理函数部分
#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;-------//
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。---//
//---存储顺序是秒分时日月周年,存储格式是用BCD码---//
uchar TIME[7] = {0, 0, 0x12, 0x07, 0x05, 0x06, 0x16};
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : Ds1302Write
* 函数功能 : 向DS1302命令(地址+数据)
* 输 入 : addr,dat
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void Ds1302Write(uchar addr, uchar dat)
{
uchar n;
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;
_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
*******************************************************************************/
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]);
}
}
头函数部分
#ifndef __DS1302_H_
#define __DS1302_H_
//---包含头文件---//
#include<reg52.h>
#include<intrins.h>
//---重定义关键词---//
#ifndef uchar
#define uchar unsigned char
#endif
#ifndef uint
#define uint unsigned int
#endif
//---定义ds1302使用的IO口---//
sbit DSIO=P3^4;
sbit RST=P3^5;
sbit SCLK=P3^6;
//---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
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