DS1302RTC实时时钟芯片在51单片机中的应用-优快云博客

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前言

DS1302是一种RTC（Real Time Clock）实时时钟芯片，由美国DALLAS公司推出的具有涓细电流充电能力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，且具有闰年补偿等多种功能。

一、工作原理

下面是其在普中51单片机开发板上的原理图：

简单介绍一下，右边是一个晶振电路，虽然是它时钟芯片，但依然需要独立外接晶振电路，晶体振荡器Y1可以产生晶振频率为其提供时钟信号，C2和C3为起振电容，这是晶振电路的典型画法，VCC2为主电源，VCC1为备用电源，接电池后可以在主电源断开后保持计时状态。SCLK为串行时钟引脚接单片机P3^6，I/O为数据输入输出引脚接单片机P3^5，CE为片选引脚接单片机P3^4，这里的通信使用的是该芯片专用的协议。

上图是DS1302的内部结构框图，还是简单介绍下，左上角是电源控制模块，对输入的电源进行分配，为整个芯片供电。右上角为时钟分频模块，对输入的32.768KHz的时钟信号进行处理后得到1Hz的标准时钟信号，左边片选引脚CE在芯片内部下拉，，也就是说只能检测到高电平，也就是高电平触发，当CE输入高电平，芯片内部命令控制逻辑区才能接通并开始工作，类似于总开关的作用。I/O数据引脚收发数据会受串行时钟信号的控制，数据引脚和时钟引脚的变化要严格遵循它的通信时序。

如下图所示是寄存器定义表：

从上到下分别是秒、分、时、日、月、周、年最后两个寄存器是写保护和备用电源控制，左边两列寄存器的值代表读和写，例如，81为读“秒”寄存器，82为写“分”寄存器。

上图为读写寄存器的时序图，它的时序也很简单哈，串行时钟信号的上升沿为写数据，下降沿为读数据，当检测到时钟信号的上升沿时对I/O引脚的电平采样，当检测到时钟信号的下降沿时向I/O引脚输出电平信息。前8位为固定写，写入的这个字节为命令字，对某个寄存器进行读或写的操作，也就是上面的81h、82h...，后8位为写入或读出的数据，通过移位寄存器进行传递（低位先行），如此这般反复执行这一过程，通信也就随之产生了，数据存入到寄存器中上电后便开始走时。

二、代码

先对引脚和寄存器地址及命令字进行定义

#include <REGX52.H>
//引脚定义
sbit DS1302_SCLK=P3^6;
sbit DS1302_IO=P3^4;
sbit DS1302_CE=P3^5;
//寄存器写入地址/指令定义
#define DS1302_SECOND		0x80
#define DS1302_MINUTE		0x82
#define DS1302_HOUR			0x84
#define DS1302_DATE			0x86
#define DS1302_MONTH		0x88
#define DS1302_DAY			0x8A
#define DS1302_YEAR			0x8C
#define DS1302_WP			0x8E

DS1302读写数据函数

void DS1302_WriteByte(unsigned char Command,Data)
{
	unsigned char i;
	DS1302_CE=1;
	for(i=0;i<8;i++)                //先写入8位命令字
	{
		DS1302_IO=Command&(0x01<<i);
		DS1302_SCLK=1;
		DS1302_SCLK=0;
	}
	for(i=0;i<8;i++)                //写8位数据
	{
		DS1302_IO=Data&(0x01<<i);
		DS1302_SCLK=1;
		DS1302_SCLK=0;
	}
	DS1302_CE=0;
}

unsigned char DS1302_ReadByte(unsigned char Command)
{
	unsigned char i,Data=0x00;
	Command|=0x01;	                //最低为置1，将指令转换为读指令
	DS1302_CE=1;
	for(i=0;i<8;i++)                //写8位命令字
	{
		DS1302_IO=Command&(0x01<<i);
		DS1302_SCLK=0;
		DS1302_SCLK=1;
	}
	for(i=0;i<8;i++)                //读8位数据
	{
		DS1302_SCLK=1;
		DS1302_SCLK=0;
		if(DS1302_IO){Data|=(0x01<<i);}
	}
	DS1302_CE=0;
	DS1302_IO=0;                    //读取后将IO设置为0，否则读出的数据会出错
	return Data;
}

其实读写函数可以合并，大致思路就是判断命令字是奇数还是偶数，奇数就是读偶数就是写

根据上面写的通信层代码实现功能，对秒、分、时...进行解析，注意这里涉及到BCD码与十进制的转化。

//时间数组，索引0~6分别为年、月、日、时、分、秒、星期
unsigned char DS1302_Time[]={19,11,16,12,59,55,6};

void DS1302_SetTime(void)
{
	DS1302_WriteByte(DS1302_WP,0x00);
	DS1302_WriteByte(DS1302_YEAR,DS1302_Time[0]/10*16+DS1302_Time[0]%10);//转BCD码后写入
	DS1302_WriteByte(DS1302_MONTH,DS1302_Time[1]/10*16+DS1302_Time[1]%10);
	DS1302_WriteByte(DS1302_DATE,DS1302_Time[2]/10*16+DS1302_Time[2]%10);
	DS1302_WriteByte(DS1302_HOUR,DS1302_Time[3]/10*16+DS1302_Time[3]%10);
	DS1302_WriteByte(DS1302_MINUTE,DS1302_Time[4]/10*16+DS1302_Time[4]%10);
	DS1302_WriteByte(DS1302_SECOND,DS1302_Time[5]/10*16+DS1302_Time[5]%10);
	DS1302_WriteByte(DS1302_DAY,DS1302_Time[6]/10*16+DS1302_Time[6]%10);
	DS1302_WriteByte(DS1302_WP,0x80);
}

void DS1302_ReadTime(void)
{
	unsigned char Temp;
	Temp=DS1302_ReadByte(DS1302_YEAR);
	DS1302_Time[0]=Temp/16*10+Temp%16;         //BCD码转十进制后读取
	Temp=DS1302_ReadByte(DS1302_MONTH);
	DS1302_Time[1]=Temp/16*10+Temp%16;
	Temp=DS1302_ReadByte(DS1302_DATE);
	DS1302_Time[2]=Temp/16*10+Temp%16;
	Temp=DS1302_ReadByte(DS1302_HOUR);
	DS1302_Time[3]=Temp/16*10+Temp%16;
	Temp=DS1302_ReadByte(DS1302_MINUTE);
	DS1302_Time[4]=Temp/16*10+Temp%16;
	Temp=DS1302_ReadByte(DS1302_SECOND);
	DS1302_Time[5]=Temp/16*10+Temp%16;
	Temp=DS1302_ReadByte(DS1302_DAY);
	DS1302_Time[6]=Temp/16*10+Temp%16;
}