SCLK:
串行时钟,输入,控制数据的输入与输出;
I/O:
三线接口时的双向数据线;
CE:
输入信号,在读、写数据期间,必须为高。
该引脚有两个功能:
第一,CE开始控制字访问移位寄存器的控制逻辑;其次,
CE提供结束单字节或多字节数据传输的方法。
DS1302有下列几组寄存器:
①DS1302有关日历、时间的寄存器共有12个,其中有7个寄存器
(读时81h~8Dh,写时80h~8Ch),存放的数据格式为BCD码形式,如图3所示。
图3DS1302有关日历、时间的寄存器小时寄存器(85h、84h)的位7用于定义DS1302是运行于12小时模式还是24小时模式。
当为高时,选择12小时模式。
在12小时模式时,
位5是,当为1时,表示PM。
在24小时模式时,位5是第二个10小时
位。
秒寄存器(81h、80h)的位7定义为时钟暂停标志(CH)。
当该位置为1时,时钟振荡器停止,DS1302处于低功耗状态;当该位置为
0时,时钟开始运行。
控制寄存器(8Fh、8Eh)的位7是写保护位(WP),其它7位均置
为0。
在任何的对时钟和RAM的写操作之前,WP位必须为0。
当
WP位为1时,写保护位防止对任一寄存器的写操作。
②DS1302有关RAM的地址
DS1302中附加31字节静态RAM的地址如图4所示。
图4
③DS1302的工作模式寄存器
所谓突发模式是指一次传送多个字节的时钟信号和RAM数据。
突发模式寄存器如图5所示。
图5
④此外,DS1302还有充电寄存器等。
2读写时序说明
DS1302是SPI总线驱动方式。
它不仅要向寄存器写入控制字,还需要读取相应寄存器的数据。
要想与DS1302通信,首先要先了解DS1302的控制字。
DS1302
的控制字如图6。
图6控制字(即地址及命令字节)
控制字的最高有效位(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至位1(A4~A0):
指示操作单元的地址;
位0(最低有效位):
如为0,表示要进行写操作,为1表示进行读操作。
控制字总是从最低位开始输出。
在控制字指令输入后的下一个
SCLK时钟的上升沿时,数据被写入DS1302,数据输入从最低位(0位)开始。
同样,在紧跟8位的控制字指令后的下一个SCLK脉冲的下降沿,读出DS1302的数据,读出的数据也是从最低位到最高位。
数据读写时序如图7。
图7数据读写时序
具体操作见驱动程序。
3电路原理图:
电路原理图如图8,DS1302与单片机的连接也仅需要3条线:
CE引脚、
SCLK串行时钟引脚、I/O串行数据引脚,Vcc2为备用电源,外接
32.768kHz晶振,为芯片提供计时脉冲。
图8
4驱动程序
//寄存器宏定义
#defineWRITE_SECOND0x80
#defineWRITE_MINUTE0x82
#defineWRITE_HOUR0x84
#defineREAD_SECOND0x81
#defineREAD_MINUTE0x83
#defineREAD_HOUR0x85
#defineWRITE_PROTECT0x8E
//位寻址寄存器定义
sbitACC_7=ACC^7;
//管脚定义
sbitSCLK=P3^5;//DS1302时钟信号
7脚
sbitDIO=P3^6;//DS1302数据信号
6脚
sbitCE=P3^7;//DS1302片选
5脚
//地址、数据发送子程序
voidWrite1302(unsignedcharaddr,dat)
{
unsignedchari,temp;
CE=0;//CE引脚为低,数据传送
中止
SCLK=0;//清零时钟总线
CE=1;//CE引脚为高,逻辑控制有效
//发送地址
for(i=8;i>0;i--)//循环8次移位
{
SCLK=0;
temp=addr;
DIO=(bit)(temp&0x01);//每次传输低字
节
addr>>=1;//右移一位
SCLK=1;
}
//发送数据
for(i=8;i>0;i--)
{
}
CE=0;
}
SCLK=0;
temp=dat;
DIO=(bit)(temp&0x01);
dat>>=1;SCLK=1;
//数据读取子程序
unsignedcharRead1302(unsignedcharaddr)
{
unsignedchari,temp,dat1,dat2;CE=0;
SCLK=0;CE=1;
//发送地址
for(i=8;i>0;i--)//循环8次移位
{
节移一位
}
SCLK=0;
temp=addr;
DIO=(bit)(temp&0x01);//每次传输低字
addr>>=1;//右
SCLK=1;
//读取数据
for(i=8;i>0;i--)
{
}CE=0;
ACC_7=DIO;SCLK=1;ACC>>=1;SCLK=0;
dat1=ACC;
dat2=dat1/16;//数据进制转换
dat1=dat1%16;//十六进制转十进制
dat1=dat1+dat2*10;
return(dat1);
}
//初始化DS1302
voidInitial(void)
{
Write1302(WRITE_PROTECT,0X00);//禁止写保
护
Write1302(WRITE_SECOND,0x56);//秒位初始化
Write1302(WRITE_MINUTE,0x34);//分钟初始化
Write1302(WRITE_HOUR,0x12);//
小时初始化
Write1302(WRITE_PROTECT,0x80);//
允许写保护
}
51单片机综合学习系统之DS1302时钟应用篇《电子制作》2008年10月站长原创,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151单片机综合学习系统主机部分图片
图251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
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
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3DS1302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4DS1302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
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
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
1
RAM/C
K
A4
A3
A2
A1
A0
RD/W
1
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
1
0
1
0
0
0
0
1
1
1
0
0
0
1
0
0
寄存器名称
秒寄存器
分寄存器小时寄存器日寄存器月寄存器
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
取值范围
各位内容
寄存器名称
秒寄存器
写
80H
读
81H
00-59
7
CH
6
54
10SEC
3
210
SEC
分寄存器
82H
83H
00-59
0
10MIN
MIN
小时寄存器
84H
85H
01-12或00-23
12/2
0
AHR
HR
4
日期寄存器
86H
87H
01-28,29,30,31
0
0
10DATE
DATE
月份寄存器
88H
89H
01-12
0
0
010M
MONTH
周寄存器
8AH
8BH
01-07
0
0
00
0
DAY
年份寄存器8CH8DH00-9910YEARYEAR
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COH~FDH,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5DS1302的命令字结构
DS1302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6DS1302实验演示图
硬件原理图
图10-46硬件原理图
程序流程图
图251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
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
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3DS1302封装图
图10-47软件流程图