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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

2009-08-26  水无影

DS1302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

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。

sch

图5 DS1302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。

run

pcb

图6 DS1302实验演示图

硬件原理图

sch

图10-46 硬件原理图

程序流程图

software

图10-47 软件流程图

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