51单片机DS1302可调时钟
目录
- 前言
- 一、DS1302简介
- 二、DS1302引脚定义和原理图
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- 1.引脚定义
- 2.原理图
- 三、DS1302编程原理
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- 1.时钟日历寄存器定义
- 2.控制字节定义
- 3.时序图
- 4.具体过程
- 四、独立按键短按/长按原理
- 五、编程实现
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- 1.DS1302模块
- 2.独立按键模块
- 3.定时器0模块
- 4.主函数
- 六、测试现象
- 总结
前言
本次编程实验以IAP15F2K61S2为单片机主控芯片，头文件为STC15F2K60S2.H。若用于51系列单片机，以reg52.h为头文件，则读者需将程序中可能涉及的定时器初始化程序和LED亮灭程序和数码管显示程序，根据自身所用单片机原理图和手册进行修改。
一、DS1302简介
DS1302是DALLAS公司推出的涓流充电时钟芯片，内含有两块存储器：日历时钟寄存器和静态RAM存储器（31字节），后者可用于用户自定义编程。DS1302采用SPI三线接口与单片机进行通信，可向用户提供秒分时日月年的信息，且可通过 AM/PM 指示决定采用 24 或 12 小时格式，每月的天数和闰年的天数可自动调整。
二、DS1302引脚定义和原理图
1.引脚定义
Vcc1和Vcc2：电源供电管脚。其中Vcc1作为主电源，Vcc2作为备用电源。当Vcc2>Vcc1+0.2V时，由Vcc2向DS1302供电；当Vcc2< Vcc1时，由Vcc1向DS1302供电。
X1和X2：32.768KHz 晶振管脚
SCLK：串行时钟输入。控制数据的输入和输出。
I/O： 数据输入和输出引脚
CE：使能信号，在读、写数据期间，必须为高电平。
2.原理图
由原理图可知，SCLK引脚为P1^ 7 ; I /O引脚为P2^ 3；CE引脚为P1^ 3。
三、DS1302编程原理
1.时钟日历寄存器定义
时钟日历寄存器包含在 7 个读/写寄存器内，相关数据以BCD码显示存放。BCD码是二进制十进制代码，是一种二进制的数字编码形式，利用四个位元来储存一个十进制的数码，可以快速转换。如10对应的BCD码为0x10，25对应0x25，简单来说就是在十进制前加0x（十六进制标志）即可。时钟日历寄存器从第一行至第七行，每一行分别为秒分时日月星期年寄存器。第八行为写保护寄存器。此外，第一列为读控制字节，第二列为写控制字节（后文介绍）。
7 个读/写寄存器的每一位，并不都是用于存放数据：
1.秒寄存器的 BIT7 定义为时间暂停位，当 BIT1 为 1 时，时钟振荡器停止工作，DS1302 进入低功耗模式，电源消耗小于 100 微安；当 BIT1 为 0 时，时钟振荡器启动，DS1302 正常工作。
2.小时寄存器的 BIT7 定义为 12 或 24 小时工作模式选择位，当 BIT7 为高时，为 12 小时工作模式，此时 BIT5 为 AM/PM 位，低电平标示 AM，高电平标示PM，在 24 小时模式下，BIT5 为第二个 10 小时位标示(20~23 时)。
在对上述寄存器进行数据写入时，必须先将写保护寄存器的 BIT7（即WP，写保护位）置低电平，其他位都置为0；否则不能对任何时钟日历寄存器进行写操作，但可以进行读操作。
2.控制字节定义
在单片机与DS1302进行数据通信时，需要发送一个控制字节，控制字节的意义在于：让DS1302知道在何处如何对数据进行处理（存放或读取）。
位7：必须是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入到DS1302中。
位6：如果为0，则表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据。
位5-位1：指示操作单元的地址。
位0（最低有效位）：为0，表示要进行写操作，写入数据；为1，表示进行读操作，读出数据。
以对秒寄存器进行写操作为例，控制字节为1000 0000，即0x80，符合时钟日历寄存器中秒寄存器的写控制字节。
3.时序图
写时序：首先CE置高电平，开始的 8 个 SCLK 周期，每迎来一次上升沿，输入写控制字节的一位；数据字节在后 8 个 SCLK 周期的
上升沿输入；最后CE置低电平，结束通信。写控制字节输入和数据字节输入均从位 0 开始。
读时序：首先CE置高电平，开始的 8 个 SCLK 周期，每迎来一次上升沿，输入读控制字节的一位；数据字节在后 8 个 SCLK 周期的
下降沿输出；最后CE置低电平，结束通信。读控制字节输入和数据字节输出均从位 0 开始。需要注意的是：在读控制字节位7输入后，SCLK将迎来一次下降沿，数据字节将从此次下降沿开始发送。
4.具体过程
先向DS1302写入数据，设定起始时间：首先关闭写保护，然后写入写控制字节及数据字节，最后打开写保护。向DS1302读取数据时：直接写入读控制字节，即可读出数据。
四、独立按键短按/长按原理
独立按键短按/长按原理见定时器扫描按键（短按/长按）。
五、编程实现
1.DS1302模块
ds1302.h
#ifndef __DS1302_H
#define __DS1302_H
#include ds1302.c
#include "ds1302.h"
unsigned char read_time[7]={0}; //DS1302时间存储数组
/*
* @brief DS1302通信初始化
* @param
* @reval
* @note:
*/
void DS1302_Start()
{
RST=0; _nop_(); //DS1302复位
SCK=0; _nop_(); //拉低串行时钟线
RST=1; _nop_(); //禁止复位
}
/*
* @brief 向DS1302写入一个字节
* @param byte:要写入的字节
* @reval
* @note:
*/
void DS1302_Write(unsigned char byte)
{
unsigned char i=0;
for (i=0;i<8;i++)
{
SCK=0; //拉低时钟线
SDA=byte&0x01; //取出写入字节的位0，放到数据线上
byte>>=1; //byte字节右移1位，从而位1变成位0，位2变成位1...从而低位先写入
SCK=1; //拉高时钟线，产生上升沿，发送一位数据
}
}
/*
* @brief 向DS1302寄存器写入数据
* @param address:要写入数据的寄存器；dat:要写入的数据
* @reval
* @note:
*/
void DS1302_Write_Byte( unsigned char address,unsigned char dat )
{
DS1302_Start(); //DS1302通信初始化
DS1302_Write(address); //写入控制字节，即指明寄存器和读/写操作
DS1302_Write(dat); //写入数据
RST=0; //通信结束
}
/*
* @brief 从DS1302寄存器读取数据
* @param address：待读取数据的寄存器
* @reval temp：读出的数据
* @note:
*/
unsigned char DS1302_Read_Byte ( unsigned char address )
{
unsigned char i=0,temp=0x00;
DS1302_Start(); //DS1302通信初始化
DS1302_Write(address); //写入控制字节，即指明寄存器和读/写操作，此行代码运行结束后，SCK=1
for (i=0;i<8;i++)
{
SCK=0; //拉低时钟线，产生下降沿，从而开始发送一位数据
temp>>=1; //temp右移一位，清零位7
if(SDA) //与下一行代码搭配，如果SDA=1，则temp位7为1；反之为0，从而读出数据。
temp|=0x80; //读出一位，并赋值给temp的位7，下次循环时，temp右移一位，使得位7变成位6，位6变成位5...从而低位先读出
SCK=1; //拉高时钟线
}
RST=0; _nop_(); //结束通信
SCK=0; _nop_(); //拉低时钟线
SCK=1; _nop_(); //拉高时钟线，实质是复位到高电平
SDA=0; _nop_();
SDA=1; _nop_(); //复位数据线到高电平
return (temp); //返回读出的数据字节
}
/*
* @brief DS1302初始时间设定
* @param DS1302_set_addr[]：时钟日历7个写寄存器地址；DS1302_set_time[]：预设的时间（BCD码）
* @reval
* @note:
*/
void DS1302_set(unsigned char DS1302_set_addr[],unsigned char DS1302_set_time[])
{
unsigned char i=0;
DS1302_Write_Byte(0x8e,0x00); //关闭写保护
for(i=0;i<7;i++)
{
DS1302_Write_Byte(DS1302_set_addr[i],DS1302_set_time[i]);//向时钟日历寄存器写入相应数据
}
DS1302_Write_Byte(0x8e,0x80); //打开写保护
}
/*
* @brief DS1302时间读取
* @param DS1302_set_addr[]：时钟日历7个写寄存器地址
* @reval
* @note:
*/
void DS1302_read(unsigned char DS1302_set_addr[])
{
unsigned char i=0;
for(i=0;i<7;i++)
{
read_time[i]=DS1302_Read_Byte(DS1302_set_addr[i]+0x01);//注意到每个时钟日历读寄存器地址比写寄存器地址大1，所以读寄存器地址在写寄存器地址基础上加1
}
}
2.独立按键模块
key.h
#ifndef __KEY_H
#define __KEY_H
#include key.c
#include "key.h"
unsigned char key_state() //得到按键状态
{
unsigned char keyget=0;
if(!key1)keyget=1;
if(!key2)keyget=2;
if(!key3)keyget=3;
if(!key4)keyget=4;
return keyget;
}
/*
* @brief 按键值发送函数
* @param mode：按键长短按模式标志，1长按0短按
* @reval keyend:最终返回的按键值
* @note
*/
unsigned char key_send(unsigned char mode)
{
static unsigned char keynow=0,keylast=0; //按键当前状态；按键上一次状态
unsigned char keyend=0; //最终要发送的按键值
keylast=keynow; //不断刷新按键上一次状态和当前状态
keynow=key_state();
if(keylast==1&&keynow==(1*mode)) //如果按键1按下
keyend=1;
if(keylast==2&&keynow==(2*mode)) //如果按键2按下
keyend=2;
if(keylast==3&&keynow==(3*mode)) //如果按键3按下
keyend=3;
if(keylast==4&&keynow==(4*mode)) //如果按键4按下
keyend=4;
return keyend;
}
3.定时器0模块
timer0.h
#ifndef __TIMER0_H
#define __TIMER0_H
#include timer0.c
#include "timer0.h"
void Timer0_Init(void) //1毫秒@11.0592MHz
{
AUXR &= 0x7F; //定时器时钟12T模式
TMOD &= 0xF0; //设置定时器模式
TMOD |= 0x01; //设置定时器模式
TL0 = 0x66; //设置定时初始值
TH0 = 0xFC; //设置定时初始值
TF0 = 0; //清除TF0标志
TR0 = 1; //定时器0开始计时
ET0 = 1; //使能定时器0中断
EA=1;
}
4.主函数
main.c
#include 六、测试现象
上电显示“23-59-45”，正常读取时间；按下key1/2/3，相应数据改变；上电后15秒内按下key4，切换显示，显示“99-12-31”。若在上电后15秒后切换到年月日显示，由于初始设定时间为“99-12-31-23-59-45”，相当于过去了一天，因此年月日显示为“00-01-01”。需要注意的是：设置时间时，DS1302停止工作，即秒停止自增；显示年月日时，并不妨碍秒分时的改变，DS1302正常工作。
总结
此次编程实验实现了定时器扫描按键和具有严格时序通信（此次实验为SPI）并存。方法为在通信前关闭中断，在通信完成后打开中断。根据此种方法，可以在通过中断提高MCU工作效率的同时，使中断不干扰具有严格时序的通信（如I2C，One-Wire，SPI等）。
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