【嵌入式模块】DS1302 时钟定时芯片

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概述

  DS1302时钟芯片是DALLAS 公司推出的涓流充电时钟芯片，是基于上一代芯片DS1202且与DS1202相兼容。首先来看看它的特性。

  总结来说：

• 内部含有一个实时时钟/日历和31字节的静态RAM。
• 通过串行接口与单片机通信，使用引脚较少。
• 实时时钟/日历可以提供秒、分、时、日、周、月、年等信息，且每月的天数和闰年的天数都可以自动调整。时钟可以设置为24或12小时格式。【牛批！】
• 具有双电源，一个主，一个备用（这也是相比于DS1202的改进之处），据说功耗很低。

引脚与内部结构

引脚定义

  其中CE引脚有一些也被称为RST复位引脚，但功能是一样的。

常用电路

  一般如果不需要备用电源VCC1可以不接。

内部寄存器及RAM分布

  前面提到，DS1302中，有寄存器（共12个，其中7个与时钟有关）和31个字节的RAM，它们的地址及内部数据对应如下表所示

• 前两列代表寄存器读和写时的命令字，相当于是一个地址标识【后面有详解】，BIT7-BIT0为寄存器各位的内容及其代表的含义，最后一列为寄存器中具有数值含义的值的范围。
• 10 Seconds代表秒的十位数，其他类比。（所以这些用来表示时钟的寄存器属于BCD码）
• 第一个秒寄存器的CH位为0时正常工作，为1时时钟停振，进入低功耗状态。
• 小时寄存器 BIT 7位用来选择是12小时制还是24小时制。BIT7 = 0时为24小时制，此时BIT5、BIT4组成小时的十位；当BIT7=1时，为12小时制，BIT4为小时的十位，BIT5指示AM还是PM（0为AM，上午；1为PM，下午）
• 倒数第二个寄存器为写保护寄存器，其中的WP位为1时，有写保护，DS1302只能读不能写。因此在对DS1302写入数据时，要把WP位清零。
• 最后一个寄存器为涓细电流充电设置寄存器，当主电源掉电时，DS1302会马上调用备用电源供电，该寄存器就是设置备用电源的。只有当四个TCS位为1010时，才会启动涓细电流充电。而两个DS位和两个RS位是用来设置充电的二极管数量和电阻阻值的，具体翻阅英文手册。

RAM
  和寄存器一样，31个字节的RAM也有它独立的读写地址，如下图所示。

工作时序

  了解完了内部结构，接下来就是它的工作时序了，可以说是使用单片机控制最为重要的一环。
  根据DS1302的概述，我们可以总结出它的使用方法：将各种数据写入DS1302的寄存器，以设置它当前的时间以及格式。然后DS1302会按照设置情况运转，如果需要制作电子钟，就用单片机将其寄存器内的数据读出显示即可。
  因此关键在于写入数据以及读出数据两个过程。其时序图如下图所示。

• 从图中我们可以看出，每次写入/读出数据，都必须先写入一个命令字节，其命令字节在内部寄存器中已有完整记录。而且每次只能写入/读出一个字节，即单字节写入/读出。
• 在写入命令字时，我们可以发现都是上升沿时IO引脚写入数据，在数据段写入时，是下降沿IO引脚锁存数据；数据段读入数据时，是上升沿锁存数据。

扩展：其他寄存器和RAM
  在DS1302中，还有一个寄存器是用来设置时钟脉冲串的，其地址为BFH（读），BEH（写），设置该寄存器时，可以实现寄存器数据的连续读写，即写入一个命令字，之后连续写入多个字节数据。和单字节写入正好相对，属于另一种写入方式，但一般很少用。还有一个是RAM读写脉冲串设置，功能和时钟脉冲串设置寄存器一样，地址是FFH（读），FEH（写），设置该字节，也可以实现RAM的多字节连续写入。

例程（51单片机）

#include "reg52.h"
#include "intrins.h"
typedef unsigned char uchar;
typedef unsigned int uint;   //类型定义
//---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]);
	}
}

注意时钟引脚上升沿和下降沿的设定