实验 串行口实时时钟实验.docx

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实验串行口实时时钟实验

实验三串行口实时时钟实验

实验目的

1、了解实时时钟电路工作原理

2、了解串行时钟芯片的控制方法

3、掌握DS1302串行时钟芯片的使用方法

实验仪器

单片机开发板、万利仿真机、稳压电源、计算机

实验原理

1、DS1302串行时钟芯片工作原理

DS1302是一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。

采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。

芯片内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。

DS1302增加了主电源/后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。

引脚图如图4-77所示。

图4-77DS1302引脚图

DS1302的控制字如下所示。

DS1302的控制字最高位必须为1；D6位：

1：

读写内部通用存储器，0：

读写时钟存储器；随后是地址位。

最低位是读写控制：

1代表读，0：

代表写。

DS1302内部日历数据存储器位定义如图4-78所示。

图4-78DS1302内部日历数据存储器结构图

CH：

时钟停止位（CH=0振荡器工作允许，CH=1振荡器停止）

寄存器2的第7位：

12/24小时标志（bit7=1,12小时模式，bit7=0,24小时模式）

寄存器2的第5位：

AM/PM定义（AP=1下午模式，AP=0上午模式）

WP：

写保护位（WP=0寄存器数据能够写入，WP=1寄存器数据不能写入）

TCS：

涓流充电选择（TCS=1010使能涓流充电,TCS=其它禁止涓流充电）

DS：

二极管选择位（DS=01一个二极管,DS=10两个,DS=00或11，充电功能也被禁止）

从图中可以看出，第1脚电源经过开关、二极管、电阻对接在第8脚的备用电源进行充电。

调整涓流充电控制寄存器的值可以控制涓流充电方式。

2、DS1302芯片读写时序

DS1302采用三线串行口通迅，占用IO口少。

数据在SCLK的上升沿有效。

每个SCLK正脉冲锁存一位数据。

如图4-80所示。

图4-80DS芯片读写时序图

DS1302支持单字节读写和多字节读写方式。

单字节读写时，单片机先发出读写的地址，然后再读写一字节数据；多字节读写时，单片机先发出读写的地址，然后再连续读写多个字节。

如图4-81所示。

图4-82DS1302读数据帧结构

3、DS1302应用电路

51单片机没有SPI接口，只能用普通IO口来模拟读写时序。

将芯片IO口与单片机连接，电容C1用于备份电源，电源断电时为DS1302提供电能。

DS1302的复位端与74LS138的Y6连接，当P2=0CH时，复位端有效。

电路如图4-83所示。

图4-83DS1302应用电路

4、DS1302应用程序设计

DS1302应用程序设计包含：

DS1302串口驱动程序、DS1302接口程序等。

DS1302串口驱动程序就是串口发送、接收一个字节数据程序。

DS1302接口程序包含：

时钟启动/停止、时间日期设置、读时间日期、充电方式设计等。

根据原理说明，我们可以设计出一部分程序。

流程序图如图4-84所示。

图4-84DS1302应用程序流程图

实验内容

#include

#include

#defineuintunsignedint

#defineucharunsignedchar

#definedata1000

sbitLEDCLK=P3^4;

sbitLEDDIN=P2^3;

ucharcodeledtable[]={0x03,0x9F,0x25,0x0D,0x99,0x49,0x41,0x1F,

0x01,0x09,0x11,0xC1,0x63,0x85,0x61,0x71,0xFD};

uchardispbuf[8];

uintmsecond=0;

ucharwei=0;

uchartimebuf[3]={0x12,0x34,0x56};

#definesecondtimebuf[0]

#defineminutetimebuf[1]

#definehourtimebuf[2]

#defineNOP3（）_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）

/**DS1302与MCU连接的各端口定义*****************/

sbitDS_IO=P3^5;//DS1302数据口

sbitDS_SCLK=P1^7;//DS1302串行时钟

#defineDSRST_1P2=0XFF;//

#defineDSRST_0P2=0X03;//

/**DS1302内部各个寄存器地址定义***********/

#defineDS1302_SECOND0X80//秒

#defineDS1302_MINUTE0X82//分

#defineDS1302_HOUR0X84//时

#defineDS1302_DAY0X86//日

#defineDS1302_MONTH0X88//月

#defineDS1302_WEEK0X8A//星期

#defineDS1302_YEAR0X8C//年

#defineDS1302_CONTROL0X8E//写保护控制位

#defineDS1302_RAM（X）（0XC0+（X）*2）//用于计算DS1302静态RAM地址

/************************************************

延时函数

*功能:

可随意设置延时时间,延时时间为ttms.晶振为12MHz

*************************************************/

voiddelay1ms（unsignedinttms）

{

unsignedchari;

while（tms--）

for（i=123;i>0;i--）

;

}

/**********************************************

写入单个字节

**********************************************/

voidDS1302WriteByte（ucharWdate）

{

uchari;

EA=0;

DS_SCLK=1;

for（i=0;i<8;i++）

{

DS_IO=（bit）（Wdate&0x01）;

DS_SCLK=1;

DS_SCLK=0;

NOP3（）;

Wdate>>=1;

}

EA=1;

}

/***********************************************

读取一个字节

*************************************************/

ucharDS1302ReadByte（void）

{

uchari,temp;

EA=0;

for（i=0;i<8;i++）

{

temp>>=1;

if（DS_IO==1）

{

temp=temp|0x80;

}

DS_SCLK=1;

NOP3（）;

DS_SCLK=0;

}

EA=1;

return（temp）;

}

/**********************************************

对单个地址写相应的数据

***********************************************/

voidWrite1302（ucharaddr,ucharDSdate）

{

DSRST_0;

DS_SCLK=0;

DSRST_1;

DS1302WriteByte（addr）;//地址

DS1302WriteByte（DSdate）;//数据

DS_SCLK=1;

DSRST_0;

}

/**********************************************

读相应地址的数据

***********************************************/

ucharRead1302（ucharaddr）

{

ucharRdate;

DSRST_0;

DS_SCLK=0;

DSRST_1;

DS1302WriteByte（addr|0x01）;

Rdate=DS1302ReadByte（）;

DS_SCLK=1;

DSRST_0;

return（Rdate）;

}

/**********************************************

对多个地址写相应的数据

***********************************************/

voidWrite1302_All（ucharaddr,uchar*p）

{

DSRST_0;

DS_SCLK=0;

DSRST_1;

DS1302WriteByte（addr）;//地址

while（*p!

='\0'）

{

DS1302WriteByte（*p++）;//数据

}

DS_SCLK=1;

DSRST_0;

}

/******************************************

更新数据

******************************************/

update（）

{

dispbuf[0]=second%16;

dispbuf[1]=second/16;

dispbuf[2]=16;

dispbuf[3]=minute%16;

dispbuf[4]=minute/16;

dispbuf[5]=16;

dispbuf[6]=hour%16;

dispbuf[7]=hour/16;

}

/******************************************

动态扫描

******************************************/

display（）

{

LEDCLK=0;

if（wei==0）

{

LEDDIN=0;

}

else

{

LEDDIN=1;

}

LEDCLK=1;

P0=ledtable[dispbuf[wei]];

LEDCLK=0;

wei++;

if（wei>8）

{

wei=0;

}

}

/******************************************

定时器1中断

******************************************/

voidtime1_int（）interrupt3

{

msecond++;

update（）;

display（）;

TH1=（65536-data）>>8;

TL1=（65536-data）%256;

}

/******************************************

MCU初始化

******************************************/

init_mcu（）

{

TMOD=0x01;

TH1=（65536-data）>>8;

TL1=（65536-data）%256;

ET1=1;TR1=1;

EA=1;

}

/********************************************

DS1302初始化

********************************************/

voidInit_DS1302（）

{

Write1302（DS1302_CONTROL,0X00）;

}

/******************************************

主函数

******************************************/

main（）

{

init_mcu（）;

Init_DS1302（）;

while

（1）

{

second=Read1302（DS1302_SECOND）;

minute=Read1302（DS1302_MINUTE）;

hour=Read1302（DS1302_HOUR）;

delay1ms（100）;

}

}

实验现象

数码管上显示我们给定的时间，显现如下图

思考题

1、编写程序，设置电源对备用电池充电。

答：

#defineDS1302_DIAODIAN0X90//

。

。

。

。

。

。

Write1302（DS1302_DIAODIAN,0XA5）;

。

。

。

。

。

。

2、编写程序，把读到的时间和日期每隔2秒交替显示到数码管上。

答：

#include

#include

#defineuintunsignedint

#defineucharunsignedchar

#definedata1000

sbitLEDCLK=P3^4;

sbitLEDDIN=P2^3;

ucharcodeledtable[]={0x03,0x9F,0x25,0x0D,0x99,0x49,0x41,0x1F,

0x01,0x09,0x11,0xC1,0x63,0x85,0x61,0x71,0xFD};

uchardispbuf[8];

uintmsecond=0;

ucharwei=0;

uchartimebuf[8]={0x00,0x00,0x00};

#definesecondtimebuf[2]

#defineminutetimebuf[1]

#definehourtimebuf[0]

#defineNOP3（）_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）

/**DS1302与MCU连接的各端口定义*****************/

sbitDS_IO=P2^0;//DS1302数据口

sbitDS_SCLK=P2^7;//DS1302串行时钟

sbitDS_RST=P2^3;

/**DS1302内部各个寄存器地址定义***********/

#defineDS1302_SECOND0X80//秒

#defineDS1302_MINUTE0X82//分

#defineDS1302_HOUR0X84//时

#defineDS1302_DAY0X86//日

#defineDS1302_MONTH0X88//月

#defineDS1302_WEEK0X8A//星期

#defineDS1302_YEAR0X8C//年

#defineDS1302_CONTROL0X8E//写保护控制位

#defineDS1302_RAM（X）（0XC0+（X）*2）//用于计算DS1302静态RAM地址

#defineDS1302_WRITEALL0XBE

#defineDS1302_READALL0XBF

/************************************************

延时函数

*功能:

可随意设置延时时间,延时时间为ttms.晶振为12MHz

*************************************************/

voiddelay1ms（unsignedinttms）

{

unsignedchari;

while（tms--）

for（i=123;i>0;i--）

;

}

/**********************************************

写入单个字节

**********************************************/

voidDS1302WriteByte（ucharWdate）

{

uchari;

for（i=0;i<8;i++）

{

DS_IO=（bit）（Wdate&0x01）;

DS_SCLK=1;

DS_SCLK=0;

NOP3（）;

Wdate>>=1;

}

}

/***********************************************

读取一个字节

*************************************************/

ucharDS1302ReadByte（void）

{

uchari,temp;

for（i=0;i<8;i++）

{

temp>>=1;

if（DS_IO==1）

{

temp=temp|0x80;

}

DS_SCLK=1;

NOP3（）;

DS_SCLK=0;

}

return（temp）;

}

/**********************************************

对单个地址写相应的数据

***********************************************/

voidWrite1302（ucharaddr,ucharDSdate）

{

DS_RST=0;

DS_SCLK=0;

DS_RST=1;

EA=0;

DS1302WriteByte（addr）;//地址

DS1302WriteByte（DSdate）;//数据

DS_SCLK=1;

DS_RST=0;

EA=1;

}

/**********************************************

读相应地址的数据

***********************************************/

ucharRead1302（ucharaddr）

{

ucharRdate;

DS_RST=0;

DS_SCLK=0;

DS_RST=1;

EA=0;

DS1302WriteByte（addr|0x01）;

Rdate=DS1302ReadByte（）;

DS_SCLK=1;

DS_RST=0;

EA=1;

return（Rdate）;

}

/**********************************************

对多个地址写相应的数据

***********************************************/

voidWrite1302_All（uchar*p）

{

uchari;

DS_RST=0;

DS_SCLK=0;

DS_RST=1;

DS1302WriteByte（DS1302_WRITEALL）;//地址

for（i=0;i<8;i++）

{

DS1302WriteByte（*p）;

p++;

}

DS_SCLK=1;

DS_RST=0;

}

/******************************************

更新数据

******************************************/

update（）

{

dispbuf[0]=second%16;

dispbuf[1]=second/16;

dispbuf[2]=16;

dispbuf[3]=minute%16;

dispbuf[4]=minute/16;

dispbuf[5]=16;

dispbuf[6]=hour%16;

dispbuf[7]=hour/16;

}

/******************************************

动态扫描

******************************************/

display（）

{

P0=0XFF;

LEDCLK=0;

if（wei==0）

{

LEDDIN=0;

}

else

{

LEDDIN=1;

}

LEDCLK=1;

P0=ledtable[dispbuf[wei]];

wei++;

if（wei==8）

{

wei=0;

}

}

/******************************************

定时器1中断

******************************************/

voidtime1_int（）interrupt3

{

msecond++;

update（）;

display（）;

TH1=（65536-data）>>8;

TL1=（65536-data）%256;

}

/******************************************

MCU初始化

******************************************/

init_mcu（）

{

TMOD=0x01;

TH1=（65536-data）>>8;

TL1=（65536-data）%256;

ET1=1;TR1=1;

EA=1;

}

/********************************************

DS1302初始化

********************************************/

voidInit_DS1302（）

{

DS_RST=0;

DS_SCLK=1;

DS_IO=1;

}

/******************************************

设置时钟芯片时间

*******************************************/

voidSET_DS1302（）

{

Write1302（DS1302_CONTROL,0X00）;//

//Write1302_All（timebuf）;

Write1302（DS1302_SECOND,0X00）;//

Write1302（DS1302_MINUTE,0X00）;//

Write1302（DS1302_HOUR,0X00）;//

W