51单片机-DS1302

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一、DS1302概述

• DS1302是由美国DALLAS公司推出的低功耗实时时钟芯片。它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等功能
• RTC：实时时钟，是一种集成电路，通常称为时钟芯片，有备用电池，可以掉电运行

  定时器也可以实现实时时钟的功能，采用DS1302是因为定时器实现精度不高、占用单片机CPU的时间且定时器时钟不可以掉电运行

1.1 BCD码

• RTC内部的数据不是以正常的二进制数来存储时间数据的，而是以BCD码来存储时间数据的
• BCD码用4位二进制数来表示1位十进制数。8位二进制数，高4位表示十进制的十位，低4位表示十进制的个位（例：0001 0011表示13，1000 0101表示85，0001 1010不合法)
• BCD码转十进制：DEC = BCD/16*10(十位) + BCD/16(个位)
• 十进制转BCD码：BCD = DEC/10*16 + DEC%10

二、DS1302电路

  下面为DS1302的工作电路

• VCC2/1：主电源/备用电池
• GND：接地
• CE：芯片使能
• IO：数据输入/输出
• SCLK：串行时钟
• X1、X2：32.768KHz晶振，时钟部分

三、DS1302寄存器和数据时序

3.1 寄存器

  上图前两列是命令字，地址/命令字组成下图所示：总共8位，最高位默认为1，第6位是决定操作RAM还是时钟，A4-A0是地址，最后一位是读写位(秒寄存器为例，秒寄存器地址是00000，读操作时，8位为1000 0001，刚好是81，写操作时，8位位1000 0000，刚好是80)

3.2 数据时序

  单字节读：CE使能后，SCLK每来一个上升沿，单片机向DS1302发送地址命令字，确定在哪个地方读；然后每来一个下降沿，DS1302自动把数据放在IO线上，即DS1302发送时间数据给单片机，单片机读时间

  单字节写：CE使能后，SCLK每来一个上升沿，单片机向DS1302发送地址命令字，确定在哪个地方写；然后继续每来一个上升沿，单片机向DS1302发送时间数据，用以设置时间

四、程序编写

4.1 DS1302时钟

  下面为DS1302.c

#include <REGX52.H> sbit DS1302_SCLK = P3^6;//时钟线 sbit DS1302_IO = P3^4;//数据线 sbit DS1302_CE = P3^5;//使能 #define DS1302_SEC 0x80 //秒寄存器 #define DS1302_MIN 0x82 //分寄存器 #define DS1302_HOUR 0x84 //小时寄存器 #define DS1302_DATE 0x86 //日寄存器 #define DS1302_MON 0x88 //月寄存器 #define DS1302_DAY 0x8A //星期寄存器 #define DS1302_YEAR 0x8C //年寄存器 #define DS1302_WP 0x8E //写保护寄存器 unsigned char Time[] = { 
   24,2,18,21,20,50,7}; //时间初始值 /* 函数功能：时钟初始化 */ void DS1302_Init(void) { 
    DS1302_CE = 0; DS1302_SCLK = 0; } /* 函数功能：MCU写地址命令字和时间数据给DS1302 形式参数：地址命令字，时间数据 */ void DS1302_WriteByte(unsigned char Command,Data) { 
    unsigned char i; DS1302_CE = 1; //DS1302使能 for(i=0;i<8;i++) //写命令字 { 
    DS1302_IO = Command & (0x01<<i); //低位在前 DS1302_SCLK = 1; //上升沿写 DS1302_SCLK = 0; //清零 } for(i=0;i<8;i++) //写时间数据 { 
    DS1302_IO = Data & (0x01<<i);//低位在前 DS1302_SCLK = 1; DS1302_SCLK = 0; } DS1302_CE = 0; //使能初始化 } /* 函数功能：MCU从固定地址里读时间数据 形式参数：地址命令字 返回值：时间数据 */ unsigned char DS1302_ReadByte(unsigned char Command) { 
    unsigned char i,Data = 0x00; //局部变量初始值不一定是0 Command |= 0x01; //读命令字，最低位是1 DS1302_CE = 1; for(i=0;i<8;i++) //写命令字 { 
    DS1302_IO = Command & (0x01<<i); //上升沿写8位命令字 DS1302_SCLK = 0; DS1302_SCLK = 1; //先0再1上升沿写 } for(i=0;i<8;i++) //读数据 { 
    DS1302_SCLK = 1; //重复给（周期） DS1302_SCLK = 0; if(DS1302_IO){ 
   Data |= (0x01<<i);} //下降沿读8位数据，IO口上已经有数据(DS1302是自动把数据放在IO线上) } DS1302_CE = 0; DS1302_IO = 0; //清零 return Data; } /* 函数功能：调用函数表示开始设置时间：年 月 日 小时 分 秒 星期 */ void DS1302_SetTime(void) { 
    DS1302_WriteByte(DS1302_WP,0x00); //关闭写保护，写时间时，需要关闭写保护 DS1302_WriteByte(DS1302_YEAR,Time[0]/10*16+Time[0]%10); //写入年（十进制转为8位BCD码） DS1302_WriteByte(DS1302_MON,Time[1]/10*16+Time[1]%10); DS1302_WriteByte(DS1302_DATE,Time[2]/10*16+Time[2]%10); DS1302_WriteByte(DS1302_HOUR,Time[3]/10*16+Time[3]%10); DS1302_WriteByte(DS1302_MIN,Time[4]/10*16+Time[4]%10); DS1302_WriteByte(DS1302_SEC,Time[5]/10*16+Time[5]%10); DS1302_WriteByte(DS1302_DAY,Time[6]/10*16+Time[6]%10); DS1302_WriteByte(DS1302_WP,0x80);//打开写保护 } /* 函数功能：调用函数表示读时间：年 月 日 小时 分 秒 星期 */ void DS1302_ReadTime(void) { 
    unsigned char Temp; Temp = DS1302_ReadByte(DS1302_YEAR); //读年寄存器的数据 Time[0] = Temp/16*10+Temp%16; //将读的数据，转为十进制，并存入数组 Temp = DS1302_ReadByte(DS1302_MON); Time[1] = Temp/16*10+Temp%16; Temp = DS1302_ReadByte(DS1302_DATE); Time[2] = Temp/16*10+Temp%16; Temp = DS1302_ReadByte(DS1302_HOUR); Time[3] = Temp/16*10+Temp%16; Temp = DS1302_ReadByte(DS1302_MIN); Time[4] = Temp/16*10+Temp%16; Temp = DS1302_ReadByte(DS1302_SEC); Time[5] = Temp/16*10+Temp%16; Temp = DS1302_ReadByte(DS1302_DAY); Time[6] = Temp/16*10+Temp%16; } 

  注意其中的Time[]数组要在声明文件中声明，以保证外部可以调用，并且在主函数中显示时间数据时，要注意解除写保护状态

4.2 DS1302可调时钟

#include <REGX52.H> #include "LCD1602.h" #include "DS1302.h" #include "Key.h" #include "Timer0.h" unsigned char KeyNum; //按键键码 unsigned char MODE; //模式（1为设置模式 0为显示模式） unsigned char TimeSetSelect; //设置位数（年 月 日 小时 分 秒 星期） unsigned char TimeSetFlashFlag; //设置确定or进入设置状态 /* 函数功能：调用函数，显示时间 */ void TimeShow(void) { 
    DS1302_ReadTime(); //读取时间，单片机从RTC读 LCD_ShowNum(1,1,Time[0],2); //会自动+1 LCD_ShowNum(1,4,Time[1],2); LCD_ShowNum(1,7,Time[2],2); LCD_ShowNum(2,1,Time[3],2); LCD_ShowNum(2,4,Time[4],2); LCD_ShowNum(2,7,Time[5],2); LCD_ShowNum(2,10,Time[6],1); } /* 函数功能：设置时钟 */ void TimeSet(void) { 
    if(KeyNum ==2) //选择设置第几位，年月日时分秒星期 { 
    TimeSetSelect++; TimeSetSelect%=7; //0-6 } if(KeyNum ==3) //加1 { 
    Time[TimeSetSelect]++; //数据++ //下面要进行合法判断 if(Time[0]>99){ 
   Time[0]=0;} //年合法判断 if(Time[1]>12){ 
   Time[1]=1;} //月合法判断 if(Time[1]==1 || Time[1]==3 || Time[1]==5 || Time[1]==7 || Time[1]==8 || Time[1]==10 || Time[1]==12) { 
    if(Time[2]>31){ 
   Time[2]=1;} //大月份 } else if(Time[1]==4 || Time[1]==6 || Time[1]==9 || Time[1]==11) { 
    if(Time[2]>30){ 
   Time[2]=1;} //小月份 } else if(Time[1]==2) //2月 { 
    if(Time[0]%4==0){ 
   if(Time[2]>29){ 
   Time[2]=1;}} //闰年的二月 29天 else{ 
   if(Time[2]>28){ 
   Time[2]=1;}} //平年给28天 } if(Time[3]>23){ 
   Time[3]=0;} //时合法判断 if(Time[4]>59){ 
   Time[4]=0;} //分合法判断 if(Time[5]>59){ 
   Time[5]=0;} //秒合法判断 if(Time[6]>7){ 
   Time[6]=1;} //星期合法判断 } if(KeyNum ==4) //减1 { 
    Time[TimeSetSelect]--; //数据-- //下面要进行合法判断 if(Time[0]<0){ 
   Time[0]=99;} //年合法判断 if(Time[1]<1){ 
   Time[1]=12;} //月合法判断 if(Time[1]==1 || Time[1]==3 || Time[1]==5 || Time[1]==7 || Time[1]==8 || Time[1]==10 || Time[1]==12) { 
    if(Time[2]<1){ 
   Time[2]=31;} //大月份 if(Time[2]>31){ 
   Time[2]=1;} //由于12月31日直接减月份会减到11月31日，11月没有31号，存在bug } else if(Time[1]==4 || Time[1]==6 || Time[1]==9 || Time[1]==11) { 
    if(Time[2]<1){ 
   Time[2]=30;} //小月份 if(Time[2]>30){ 
   Time[2]=1;} //过大判断 } else if(Time[1]==2) //如果是2月 { 
    if(Time[0]%4==0) { 
    if(Time[2]<1){ 
   Time[2]=29;} if(Time[2]>29){ 
   Time[2]=1;} } //闰年的二月 29天 else { 
    if(Time[2]<1){ 
   Time[2]=28;} if(Time[2]>28){ 
   Time[2]=1;} } //平年给28天 } if(Time[3]<0){ 
   Time[3]=23;} //时合法判断 if(Time[4]<0){ 
   Time[4]=59;} //分合法判断 if(Time[5]<0){ 
   Time[5]=59;} //秒合法判断 if(Time[6]<1){ 
   Time[6]=7;} //星期合法判断 } if(TimeSetSelect ==0 && TimeSetFlashFlag == 1) //设置位在年，Flag会0 1 500ms循环交替 { 
   LCD_ShowString(1,1," ");} else { 
   LCD_ShowNum(1,1,Time[0],2);} //更新年显示(闪烁版） if(TimeSetSelect ==1 && TimeSetFlashFlag == 1) { 
   LCD_ShowString(1,4," ");} else { 
   LCD_ShowNum(1,4,Time[1],2);} //更新月显示(闪烁版） if(TimeSetSelect ==2 && TimeSetFlashFlag == 1) { 
   LCD_ShowString(1,7," ");} else { 
   LCD_ShowNum(1,7,Time[2],2);} //更新日显示(闪烁版） if(TimeSetSelect ==3 && TimeSetFlashFlag == 1) { 
   LCD_ShowString(2,1," ");} else { 
   LCD_ShowNum(2,1,Time[3],2);} //更新时显示(闪烁版） if(TimeSetSelect ==4 && TimeSetFlashFlag == 1) { 
   LCD_ShowString(2,4," ");} else { 
   LCD_ShowNum(2,4,Time[4],2);} //更新分显示(闪烁版） if(TimeSetSelect ==5 && TimeSetFlashFlag == 1) { 
   LCD_ShowString(2,7," ");} else { 
   LCD_ShowNum(2,7,Time[5],2);} //更新秒显示(闪烁版） if(TimeSetSelect ==6 && TimeSetFlashFlag == 1) { 
   LCD_ShowString(2,10," ");} else { 
   LCD_ShowNum(2,10,Time[6],1);} //更新星期显示(闪烁版） } void main() { 
    LCD_Init(); DS1302_Init(); Timer0_Init(); //初始化 LCD_ShowString(1,3,"-"); LCD_ShowString(1,6,"-"); LCD_ShowString(2,3,":"); LCD_ShowString(2,6,":"); DS1302_WriteByte(0x8E,0x00); //解除芯片写保护 DS1302_SetTime(); //MCU写入时间：将往RTC里写 while(1) { 
    KeyNum = Key(); if(KeyNum == 1) //按键1为模式设置（设置or显示） { 
    if(MODE==0){ 
   MODE = 1;TimeSetSelect = 0;} else if(MODE ==1){ 
   MODE = 0;DS1302_SetTime();} } switch(MODE) { 
    case 0:TimeShow();break; //MODE=0 显示时间 case 1:TimeSet();break; //MODE=1 设置时间 } } } //1ms void Timer0_Routine() interrupt 1 { 
    static unsigned int T0Count; TL0 = 0x66; TH0 = 0xFC; T0Count++; if(T0Count>=500) //500ms { 
    T0Count = 0; TimeSetFlashFlag = !TimeSetFlashFlag; } }