日历时钟芯片DS1302与MCS-51单片机接口

日历时钟芯片DS1302与MCS-51单片机接口DS1302是DALLAS公司推出的高性能低功耗涓流充电时钟芯片，可通过简单的串行接口与单片机进行通信，广泛应用于电话传真、便携式仪器及电池供电的仪器仪表等产品领域中。7.3.1DS1302简介DS1302时钟芯片内含有一个实时时钟/日历和31个字节静态RAM，实时时钟/日历能提供2100年之前的秒、分、时、日、日期、月、年等信息，每月的天数和闰年的天数可自动调整，时钟操作可通过AM/PM指示决定采用24小时或12小时格式。内部含有31个字节静态RAM，可提供用户访问。DS1302与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信，使得管脚数量最少，与单片机通信只需RES(复位线)、I/O(数据线)和SCLK(串行时钟)三根信号线；对时钟、RAM的读/写，可以采用单字节方式或多达31个字节的字符组方式；工作电压范围宽：2.0～5.5V；与TTL兼容，VCC=5V；温度范围宽，可在-40C～+85C正常工作；采用主电源和备份电源双电源供电，备份电源可由电池或大容量电容实现；DS13027.3.2DS1302引脚功能DS1302可采用8脚DIP封装或SOIC封装，引脚图如图7.15所示。图7.15DS1302的引脚图引脚功能如下。X1、X2：32.768kHz晶振接入引脚。GND：地。：复位引脚，低电平有效。I/O：数据输入/输出引脚，具有三态功能。SCLK：串行时钟输入引脚。VCC1：电源1引脚。VCC2：电源2引脚。在单电源与电池供电的系统中，VCC1提供低电源并提供低功率的备用电源。双电源系统中，VCC2提供主电源，VCC1提供备用电源，以便在没有主电源时能保存时间信息以及数据，DS1302由VCC1和VCC2两者中较大的供电。7.3.3DS1302的寄存器及片内RAMDS1302有一个控制寄存器、12个日历、时钟寄存器和31个RAM。1) 控制寄存器控制寄存器用于存放DS1302的控制命令字，DS1302的引脚回到高电平后写入的第一个字就为控制命令。它用于对DS1302读写过程进行控制，它的格式如下：D7D6D5D4D3D2D1D01A4A3A2A1A0RD/各项功能说明如下。D7：固定为1D6：位，片内RAM或日历、时钟寄存器选择位，当=1时，对片内RAM进行读写，当时，对日历、时钟寄存器进行读写。D5～D1：地址位，用于选择进行读写的日历、时钟寄存器或片内RAM。对日历、时钟寄存器或片内RAM的选择如表7.3所示。表7.3日历、时钟寄存器的选择寄存器名称D7D6D5D4D3D2D1D01A4A3A2A1A0RD/秒寄存器10000000或1分寄存器10000010或1小时寄存器10000100或1日寄存器10000110或1月寄存器10001000或1星期寄存器10001010或1年寄存器10001100或1写保护寄存器10001110或1涓流充电寄存器10010000或1时钟突发模式10111110或1RAM011000000或1110或1RAM3011111100或1RAM突发模式11111110或1D0：读写位，当=1时，对日历、时钟寄存器或片内RAM进行读操作，当=0时，对日历、时钟寄存器或片内RAM进行写操作。2) 日历、时钟寄存器DS1302共有12个寄存器，其中有7个与日历、时钟相关，存放的数据为BCD码形式。日历、时钟寄存器的格式如表7.4所示。

表7.4日历、时钟寄存器的格式寄存器名称取值范围D7D6D5D4D3D2D1D0秒寄存器00～59CH秒的十位秒的个位分寄存器00～590分的十位分的个位小时寄存器01～12或00～2312/240A/PHR小时的个位日寄存器01～3100日的十位日的个位月寄存器01～120001或0月的个位星期寄存器01～070000星期几年寄存器01～99年的十位年的个位写保护寄存器WP0000000涓流充电寄存器TCSTCSTCSTCSDSDSRSRS时钟突发寄存器说明：(1) 数据都以BCD码形式表示。(2) 小时寄存器的D7位为12小时制/24小时制的选择位，当为1时选12小时制，当为0时选24小时制。当12小时制时，D5位为1是上午，D5位为0是下午，D4位为小时的十位。当24小时制时，D5、D4位为小时的十位。(3) 秒寄存器中的CH位为时钟暂停位，当为1时，时钟暂停，为0时，时钟开始启动。(4) 写保护寄存器中的WP为写保护位，当WP=1时，写保护，当WP=0时，未写保护，当对日历、时钟寄存器或片内RAM进行写时，WP应清零，当对日历、时钟寄存器或片内RAM进行读时，WP一般置1。(5) 涓流充电寄存器的TCS位控制涓流充电特性，当它为1010时才能使涓流充电器工作。DS为二极管选择位。DS为01选择一个二极管，DS为10选择两个二极管，DS为11或00充电器被禁止，与TCS无关。RS用于选择连接在VCC2与VCC1之间的电阻，RS为00，充电器被禁止，与TCS无关，电阻选择情况如表7.5所示。表7.5RS对电阻的选择情况表RS位电阻器阻值00无无01R12kΩ10R24kΩ11R38kΩ3)片内RAMDS1302片内有31个RAM单元，对片内RAM的操作有单字节方式和多字节方式两种。当控制命令字为C0H～FDH时为单字节读写方式，命令字中的D5～D1用于选择对应的RAM单元，其中奇数为读操作，偶数为写操作。当控制命令字为FEH、FFH时为多字节操作(表9.5中的RAM突发模式)，多字节操作可一次把所有的RAM单元内容进行读写。FEH为写操作，FFH为读操作。4) DS1302的输入/输出过程DS1302通过引脚驱动输入/输出过程，当置高电平启动输入/输出过程，在SCLK时钟的控制下，首先把控制命令字写入DS1302的控制寄存器，其次根据写入的控制命令字，依次读写内部寄存器或片内RAM单元的数据，对于日历、时钟寄存器，根据控制命令字，一次可以读写一个日历、时钟寄存器，也可以一次读写8个字节，对所有的日历、时钟寄存器(表9.5中的时钟突发模式)，写的控制命令字为0BEH，读的控制命令字为0BFH；对于片内RAM单元，根据控制命令字，一次可读写一个字节，一次也可读写31个字节。当数据读写完后，变为低电平结束输入/输出过程。无论是命令字还是数据，一个字节传送时都是低位在前，高位在后，每一位的读写发生在时钟的上升沿。7.3.4DS1302与单片机的接口图7.16是DS1302与51单片机的一种接口图，DS1302与51单片机通过3条线连接，DS1302复位线与51单片机的P1.2相连，时钟线SCLK与P1.3相连，数据线I/O与P1.4相连。DS1302的X1和X2接32kHz晶体，VCC2接主电源Vcc，VCC1接备用电源（3V的电池）。为了显示时钟、日历，在电路中加了LCD显示器。图7.16DS1302与51单片机的连接图编制程序，先设定DS1302的日历时间为2011-6-2916：25：30，启动，并通过LCD实时显示日历时间。汇编语言编程：T_RSTBitP1.2 ;DS1302复位线引脚T_CLKBitP1.3 ;DS1302时钟线引脚T_IOBitP1.4 ;DS1302数据线引脚RSBITP1.7 ;LCD1602控制线定义RWBITP1.6EBITP1.5;40h～46h存放"秒、分、时、日、月、星期、年"的初值;格式按寄存器中的格式;30h～3fh存放1302读出的秒、分、时、日、月、星期、年;格式按寄存器中的格式;********************************************* ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0030HMAIN:MOVSP,#50H ACALLINIT MOVA,#80H ;写入显示缓冲区起始地址为第1行第1列开始显示DATE: ACALLWC51R MOVA,#'D' ACALLWC51DDR MOVA,#'A' ACALLWC51DDR MOVA,#'T' ACALLWC51DDR MOVA,#'E' ACALLWC51DDR MOVA,#':' ACALLWC51DDR MOVA,#0C0H ;写入显示缓冲区起始地址为第2行第1列开始显示TIME: ACALLWC51R MOVA,#'T' ACALLWC51DDR MOVA,#'I' ACALLWC51DDR MOVA,#'M' ACALLWC51DDR MOVA,#'E' ACALLWC51DDR MOVA,#':' ACALLWC51DDR MOV 40H,#30h ;40h～46h向初值 MOV 41H,#25h MOV 42H,#16h MOV 43H,#29h MOV 44H,#06h MOV 45H,#03 MOV 46H,#11h LCALL SET1302 ;向DS1302写入日期11-06-29，时间16:25:30星期三 REP:LCALL GET1302 MOVA,#86H ;写入显示缓冲区起始地址为第1行第7列开始显示当前日期 ACALLWC51R MOVA,#'2' ACALLWC51DDR MOVA,#'0' ACALLWC51DDR MOV A,36H ;年拆分成十位与个位，转换字符显示 MOV B,#10H DIV AB ADD A,#30H ACALLWC51DDR MOV A,B ADD A,#30H ACALLWC51DDR MOVA,#'-' ACALLWC51DDR MOV A,34H ;月拆分成十位与个位，转换字符显示 MOV B,#10H DIV AB ADD A,#30H ACALLWC51DDR MOV A,B ADD A,#30H ACALLWC51DDR MOVA,#'-' ACALLWC51DDR MOV A,33H ;日拆分成十位与个位，转换字符显示 MOV B,#10H DIV AB ADD A,#30H ACALLWC51DDR MOV A,B ADD A,#30H ACALLWC51DDR MOVA,#0c6H ;写入显示缓冲区起始地址为第2行第7列开始显示当前时间 ACALLWC51R MOV A,32H ;小时拆分成十位与个位，转换字符显示 MOV B,#10H DIV AB ADD A,#30H ACALLWC51DDR MOV A,B ADD A,#30H ACALLWC51DDR MOVA,#':' ACALLWC51DDR MOV A,31H ;分拆分成十位与个位，转换字符显示 MOV B,#10H DIV AB ADD A,#30H ACALLWC51DDR MOV A,B ADD A,#30H ACALLWC51DDR MOVA,#':' ACALLWC51DDR MOV A,30H ;秒拆分成十位与个位，转换字符显示 MOV B,#10H DIV AB ADD A,#30H ACALLWC51DDR MOV A,B ADD A,#30H ACALLWC51DDR MOVA,#'' ACALLWC51DDR MOV A,35H ;显示星期 ADD A,#30H ACALLWC51DDR LJMPREP ;WRITE子程序 ;功能:写DS1302一字节,写入的内容在B寄存器中 ;*********************************************WRITE:MOV50h,#8 ;一个字节有8个位,移8次INBIT1: MOVA,B RRCA ;通过A移入CY中 MOVB,A MOVT_IO,C ;移入芯片内 SETBT_CLK CLRT_CLK DJNZ50h,INBIT1 RET ;********************************************* ;READ子程序 ;功能:读DS1302一个字节,读出的内容在累加器A中 ;*********************************************READ:MOV50h,#8 ;一个字节有8个位,移8次OUTBIT1:MOVC,T_IO ;从芯片内移到CY中 RRCA ;通过CY移入A中 SETBT_CLK CLRT_CLK DJNZ50h,OUTBIT1 RET ;************************************************************ ;SET1302子程序名 ;功能:设置DS1302初始时间,并启动计时 ;调用:WRITE子程序 ;入口参数:初始时间秒、分、时、日、月、星期、年在40h～46h单元 ;出口参数:无 ;影响资源:ABR0R1R4R7 ;************************************************************SET1302:CLRT_RST CLRT_CLK SETBT_RST MOVB,#8EH ;控制命令字 LCALLWRITE MOVB,#00H ;写操作前清写保护位W LCALLWRITE SETBT_CLK CLRT_RST MOVR0,#40H ;秒、分、时、日、月、星期、年数据在40h～46h单元 MOVR7,#7 ;共7个字节 MOVR1,#80H ;写秒寄存器命令S13021: CLRT_RST CLRT_CLK SETBT_RST MOVB,R1 ;写入写秒命令 LCALLWRITE MOVA,@R0 ;写秒数据 MOVB,A LCALLWRITE INCR0 ;指向下一个写入的日历、时钟数据 INCR1 ;指向下一个日历、时钟寄存器 INCR1 SETBT_CLK CLRT_RST DJNZR7,S13021 ;未写完,继续写下一个 CLRT_RST CLRT_CLK SETBT_RST MOVB,#8EH ;控制寄存器 LCALLWRITE MOVB,#80H ;写完后打开写保护控制,WP置1 LCALLWRITE SETBT_CLK CLRT_RST ;结束写入过程 RET ;************************************************************ ;GET1302子程序名 ;功能:从DS1302读时间 ;调用:WRITE写子程序,READ子程序 ;入口参数:无 ;出口参数:秒、分、时、日、月、星期、年保存在30h～36h单元 ;影响资源:ABR0R1R4R7 ;************************************************************GET1302:MOVR0,#30H; MOVR7,#7 MOVR1,#81H ;读秒寄存器命令G13021: CLRT_RST CLRT_CLK SETBT_RST MOVB,R1 ;写入读秒寄存器命令 LCALLWRITE LCALLREAD MOV@R0,A ;存入读出数据 INCR0 ;指向下一个存放日历、时钟的存储单元 INCR1 ;指向下一个日历、时钟寄存器 INCR1 SETBT_CLK CLRT_RST DJNZR7,G13021 ;未读完,读下一个 RET ;LCD初始化子程序INIT: MOVA,#00000001H ;清屏 ACALLWC51R MOVA,#00111000B ;使用8位数据,显示两行,使用5×7的字型 LCALLWC51R MOVA,#00001100B ;显示器开,光标关,字符不闪烁 LCALLWC51R MOVA,#00000110B ;字符不动,光标自动右移一格 LCALLWC51R RET ;检查忙子程序 F_BUSY:PUSHACC ;保护现场 MOVP2,#0FFH CLRRS SETBRWWAIT: CLRE SETBE JBP2.7,WAIT ;忙,等待 POPACC;不忙,恢复现场 RET ;写入命令子程序WC51R: ACALLF_BUSY CLRE CLRRS CLRRW SETBE MOVP2,ACC CLRE RET ;写入数据子程序WC51DDR:ACALLF_BUSY CLRE SETBRS CLRRW SETBE MOVP2,ACC CLRE RET ENDC语言编程：#include<reg51.h>#include<absacc.h>//定义绝对地址访问#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitT_CLK=P1^3;//DS1302时钟线引脚sbitT_IO=P1^4;//DS1302数据线引脚sbitT_RST=P1^2;//DS1302复位线引脚sbitRS=P1^7; //定义LCD的控制线sbitRW=P1^6;sbitEN=P1^5;sbitACC7=ACC^7;sbitACC0=ACC^0;uchardatechar[]={"DATE:"};uchartimechar[]={"TIME:"};uchardatebuffer[10]={0x32,0x30,0,0,0x2d,0,0,0x2d,0,0};//定义日历显示缓冲区uchartimebuffer[8]={0,0,0x3a,0,0,0x3a,0,0};//定义时间显示缓冲区ucharweekbuffer={0x30}; //定义星期显示缓冲区/*********************************************************************名称:WriteB*功能:往DS1302写入1Byte数据*输入:ucDa写入的数据*返回值:无***********************************************************************/voidWriteB(ucharucDa){uchari;ACC=ucDa;for(i=8;i>0;i--){T_IO=ACC0;//相当于汇编中的RRCT_CLK=1;T_CLK=0;ACC=ACC>>1;}}/*********************************************************************名称:ReadB*功能:从DS1302读取1Byte数据*返回值:ACC***********************************************************************/ucharReadB(void){uchari;for(i=8;i>0;i--){ACC=ACC>>1;ACC7=T_IO;T_CLK=1;T_CLK=0;//相当于汇编中的RRC}return(ACC);}/*********************************************************************名称:v_W1302*功能:单字节写，向DS1302某地址写入命令/数据，先写地址，后写命令/数据*调用:WriteB()*输入:ucAddr:DS1302地址，ucDa:要写的数据*返回值:无***********************************************************************/voidv_W1302(ucharucAddr,ucharucDa){T_RST=0;T_CLK=0;_nop_();_nop_();T_RST=1;_nop_();_nop_();WriteB(ucAddr);/*地址，命令*/WriteB(ucDa);/*写1Byte数据*/T_CLK=1;T_RST=0;}/*********************************************************************名称:uc_R1302*功能:单字节读，读取DS1302某地址的数据，先写地址，后读命令/数据*调用:WriteB()，ReadB()*输入:ucAddrDS1302地址*返回值:ucDa:读取的数据***********************************************************************/ucharuc_R1302(ucharucAddr){ucharucDa=0;T_RST=0;T_CLK=0;T_RST=1;WriteB(ucAddr);/*写地址*/ucDa=ReadB();/*读1Byte命令/数据*/T_CLK=1;T_RST=0;return(ucDa);}//检查忙函数voidfbusy(){ P2=0xff; RS=0; RW=1; EN=1; EN=0; while((P2&0x80)) { EN=0; EN=1; }}//写命令函数voidwc51r(ucharj){fbusy(); //读状态； EN=0; RS=0; RW=0; EN=1; P2=j; EN=0;}//写数据函数voidwc51ddr(ucharj){ fbusy(); //读状态； EN=0; RS=1; RW=0; EN=1; P2=j; EN=0;}voidinit() //LCD1602初始化{wc51r(0x01);//清屏wc51r(0x38);//使用8位数据，显示两行，使用5*7的字型wc51r(0x0c);//显示器开，光标开，字符不闪烁wc51r(0x06);//字符不动，光标自动右移一格}//************延时函数************voiddelay(uinti)//延时函数{uinty,j;for(j=0;j<i;j++){for(y=0;y<0xff;y++){;}}}voidmain(void){uchari;uchardatatemp;SP=0X50;delay(10);init();wc51r(0x80);for(i=0;i<5;i++)wc51ddr(datechar[i]);//第一行开始显示DATA:wc51r(0xc0);for(i=0;i<5;i++)wc51ddr(timechar[i]);//第二行开始显示TIME:v_W1302(0x8e,0); //打开写保护v_W