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ds1302学习资料
1DS1302简介:
DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片,附加31字节静态RAM,采用SPI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和RAM数据。
实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年,一个月小与31天时可以自动调整,且具有闰年补偿功能。
工作电压宽达2.5~5.5V。
采用双电源供电(主电源和备用电源),可设置备用电源充电方式,提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。
DS1302的外部引脚分配如图1所示及内部结构如图2所示。
DS1302用于数据记录,特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录上,能实现数据与出现该数据的时间同时记录,因此广泛应用于测量系统中。
图1DS1302的外部引脚分配
图2DS1302的内部结构
各引脚的功能为:
Vcc1:
主电源;Vcc2:
备份电源。
当Vcc2>Vcc1+0.2V时,由Vcc2向DS1302供电,当Vcc2 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--) { SCLK=0; temp=dat; DIO=(bit)(temp&0x01); dat>>=1; SCLK=1; } CE=0; } //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 { SCLK=0; temp=addr; DIO=(bit)(temp&0x01);//每次传输低字节 addr>>=1;//右移一位 SCLK=1; } //读取数据 for(i=8;i>0;i--) { ACC_7=DIO; SCLK=1; ACC>>=1; SCLK=0; } CE=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: 图3DS1302封装图 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 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: 寄存器名称 7 6 5 4 3 2 1 0 1 RAM/CK A4 A3 A2 A1 A0 RD/W 秒寄存器 1 0 0 0 0 0 0 分寄存器 1 0 0 0 0 0 1 小时寄存器 1 0 0 0 0 1 0 日寄存器 1 0 0 0 0 1 1 月寄存器 1 0 0 0 1 0 0 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: 寄存器名称 命令字 取值范围 各位内容 写 读 7 6 5 4 3 2 1 0 秒寄存器 80H 81H 00-59 CH 10SEC SEC 分寄存器 82H 83H 00-59 0 10MIN MIN 小时寄存器 84H 85H 01-12或00-23 12/24 0 A HR HR 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 0 10M MONTH 周寄存器 8AH 8BH 01-07 0 0 0 0 0 DAY 年份寄存器 8CH 8DH 00-99 10YEAR YEAR 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10-47软件流程图
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