一、51单片机控制DS1302,时间显示在数码管上。
1302.c
#include<DS1302.h>
#include<key.h>
ucharbit_ser[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf};
ucharseven_seg[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};
/***********************时间显示*****************/
voidtimer0_init(void)//T0初始化函数，用于时间的动态显示
{
TMOD=0x21;
TL0=(65536-5000)%256;
TH0=(65536-5000)/256;
EA=1;
ET0=1;
TR0=1;
}
voidtimer0_isr(void)interrupt1//T0中断处理函数
{
charflag;//flag用于表示调整时闪烁的亮或灭
TR0=0;
TL0=(65536-5000)%256;
TH0=(65536-5000)/256;
TR0=1;
flag=x/100*0xff;//设置闪烁标志，如果x大于100则flag为0xff，小于100则为0x00
x++;
if(x>200)
x=0;
switch(i)
{
case0:
P2=bit_ser[0];
if(setflag==3)//根据setflag的值判断当前位是否需要闪烁
P0=flag|seven_seg[dis_buffer[0]];
else
P0=seven_seg[dis_buffer[0]];
break;
case1:
P2=bit_ser[1];
if(setflag==3)
P0=flag|seven_seg[dis_buffer[1]];
else
P0=seven_seg[dis_buffer[1]];
break;
case2:
P2=bit_ser[2];
if(setflag==2)
P0=flag|seven_seg[dis_buffer[2]];
else
P0=seven_seg[dis_buffer[2]];
break;
case3:
P2=bit_ser[3];
if(setflag==2)
P0=flag|seven_seg[dis_buffer[3]];
else
P0=seven_seg[dis_buffer[3]];
break;
case4:
P2=bit_ser[4];
if(setflag==1)
P0=flag|seven_seg[dis_buffer[4]];
else
P0=seven_seg[dis_buffer[4]];
break;
case5:
P2=bit_ser[5];
if(setflag==1)
P0=flag|seven_seg[dis_buffer[5]];
else
P0=seven_seg[dis_buffer[5]];
break;
}
i++;
if(i>=6)
{
i=0;
if(j==10)
{
j=0;
if(setflag==0)
DS1302_GetTime(&Time);//如果setflag是0，就从1302中读出时间,因为setflag不是0时，说明处于调整状态，不需要读时间
dis_buffer[5]=Time.Second%10;//把当前时间放入显示缓冲区
dis_buffer[4]=Time.Second/10;
dis_buffer[3]=Time.Minute%10;
dis_buffer[2]=Time.Minute/10;
dis_buffer[1]=Time.Hour%10;
dis_buffer[0]=Time.Hour/10;
}
j++;
}
}
voidmain()
{
Initial_DS1302(Time);
timer0_init();
while(1)
{
set_down();
timer_down();
up_down();
down_down();
beepflag_down();
if(setflag==0&&Time.Hour==romhour&&Time.Minute==romminute&&Beepflag==1)//判断蜂鸣器是否要响
Beep=!Beep;
}
}
//key.c
#include<reg51.h>
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
uchari=0,j=0,x=0,setflag,flag_set,flag_timer;//setflag用来表示调整的位置，flag_set和flag_timer分别表示当前处于调整状态还是定时状态
SYSTEMTIMETime={0,20,15,3,30,6,10};//系统时间的初始值2010年6月30日星期三，15时20分0秒
chardis_buffer[6];//存放显示数据的缓冲区
**itBeep_flag=P3^2;//蜂鸣器的接口
**itkey_timer=P3^4;//定时按钮
**itkey_set=P3^5;//调整按钮
**itkey_up=P3^6;//增加按钮
**itkey_down=P3^7;//减小按钮
charromhour,romminute,romsec;//分别存放定时的时，分，秒
bitBeepflag;//标记闹钟是否开启
//延时函数
voiddelays(ucharx)
{
while(x)x--;
}
//设置键的处理函数
voidset()
{
setflag++;
flag_set=1;
if(setflag>=4)
{
setflag=0;
flag_set=0;
Initial_DS1302(Time);
}
}
//定时间的处理函数
voidtimer()
{
setflag++;
flag_timer=1;
if(setflag==1)
{
Time.Hour=romhour;
Time.Minute=romminute;
Time.Second=romsec;
}
elseif(setflag>=4)
{
setflag=0;
flag_timer=0;
romhour=Time.Hour;
romminute=Time.Minute;
romsec=Time.Second;
}
}
//增加键的处理函数
voidup()
{
switch(setflag)
{
case0:
break;
case1:
Time.Second++;
if(Time.Second>=60)
Time.Second=0;
break;
case2:
Time.Minute++;
if(Time.Minute>=60)
Time.Minute=0;
break;
case3:
Time.Hour++;
if(Time.Hour>=24)
Time.Hour=0;
break;
}
}
//减小键的处理函数
voiddown()
{
switch(setflag)
{
case0:
break;
case1:
Time.Second--;
if(Time.Second<0)
Time.Second=59;
break;
case2:
Time.Minute--;
if(Time.Minute<0)
Time.Minute=59;
break;
case3:
Time.Hour--;
if(Time.Hour<0)
Time.Hour=23;
break;
}
}
//设置键的扫描函数
voidset_down()
{
if(key_set==0&&flag_timer==0)
{
delays(100);
if(key_set==0)
{
set();
}
while(!key_set);
}
}
//定时键的扫描函数
voidtimer_down()
{
if(key_timer==0&&flag_set==0)
{
delays(100);
if(key_timer==0)
{
timer();
}
while(!key_timer);
}
}
//增加键的扫描函数
voidup_down()
{
if(key_up==0&&setflag!=0)
{
delays(100);
if(key_up==0)
{
up();
while(!key_up);
}
}
}
//减少键的处理函数
voiddown_down()
{
if(key_down==0&&setflag!=0)
{
delays(100);
if(key_down==0)
{
down();
while(!key_down);
}
}
}
//定时开关的扫描处理函数
voidbeepflag_down()
{
if(Beep_flag==0)
{
delays(100);
{
Beepflag=!Beepflag;
while(!Beep_flag);
}
}
}
//ds1302.h
#ifndef_REAL_TIMER_DS1302
#define_REAL_TIMER_DS1302
#include<REG51.h>
**itDS1302_CLK=P1^1;//实时时钟时钟线引脚
**itDS1302_IO=P1^2;//实时时钟数据线引脚
**itDS1302_RST=P1^3;//实时时钟复位线引脚
**itACC0=ACC^0;
**itACC7=ACC^7;
**itBeep=P2^7;
typedefstruct__SYSTEMTIME__
{ charSecond;
charMinute;
charHour;
charWeek;
charDay;
charMonth;
charYear;
}SYSTEMTIME;//定义的时间类型
#defineAM(X) X
#definePM(X)(X+12)//转成24小时制
#defineDS1302_SECOND 0x80//秒寄存器
#defineDS1302_MINUTE 0x82//分寄存器
#defineDS1302_HOUR 0x84
#defineDS1302_WEEK 0x8A
#defineDS1302_DAY 0x86
#defineDS1302_MONTH 0x88
#defineDS1302_YEAR 0x8C
#defineDS1302_RAM(X)(0xC0+(X)*2)//用于计算DS1302_RAM地址的宏
voidDS1302InputByte(unsignedchard)//实时时钟写入一字节(内部函数)
{unsignedchari;
ACC=d;
for(i=8;i>0;i--)
{ DS1302_IO=ACC0;//相当于汇编中的RRC
DS1302_CLK=1;
DS1302_CLK=0;//发一个高跳变到低的脉冲
ACC=ACC>>1;
}
}
unsignedcharDS1302OutputByte(void)//实时时钟读取一字节(内部函数)
{ unsignedchari;
for(i=8;i>0;i--)
{ ACC=ACC>>1;//相当于汇编中的RRC
ACC7=DS1302_IO;
DS1302_CLK=1;
DS1302_CLK=0;//发一个高跳变到低的脉冲
}
return(ACC);
}
voidWrite1302(unsignedcharucAddr,unsignedcharucDa)//ucAddr:DS1302地址,ucData:要写的数据
{ DS1302_RST=0;
DS1302_CLK=0;
DS1302_RST=1;
DS1302InputByte(ucAddr);//地址，命令
DS1302InputByte(ucDa);//写1Byte数据
DS1302_CLK=1;
DS1302_RST=0;//RST0->1->0,CLK0->1
}
unsignedcharRead1302(unsignedcharucAddr)//读取DS1302某地址的数据
{ unsignedcharucData;
DS1302_RST=0;
DS1302_CLK=0;
DS1302_RST=1;//enable
DS1302InputByte(ucAddr|0x01);//地址，命令
ucData=DS1302OutputByte();//读1Byte数据
DS1302_CLK=1;//RST0->1->0,CLK0->1
DS1302_RST=0;
return(ucData);
}
voidDS1302_SetProtect(bitflag)//是否写保护
{ if(flag)
Write1302(0x8E,0x80);//WP=1,不能写入
else
Write1302(0x8E,0x00);//WP=0,可以写入
}
voidDS1302_SetTime(unsignedcharAddress,unsignedcharValue)//设置时间函数
{ DS1302_SetProtect(0);
Write1302(Address,((Value/10)<<4|(Value%10)));//高4位为十位，低4位为个位
DS1302_SetProtect(1);
}
//获取时间函数，从DS1302内读取时间然后存入Time内
voidDS1302_GetTime(SYSTEMTIME*Time)
{ unsignedcharReadValue;
ReadValue=Read1302(DS1302_SECOND);
Time->Second=((ReadValue&0x70)>>4)*10+(ReadValue&0x0F);//转换成10进制的秒
ReadValue=Read1302(DS1302_MINUTE);
Time->Minute=((ReadValue&0x70)>>4)*10+(ReadValue&0x0F);
ReadValue=Read1302(DS1302_HOUR);
Time->Hour=((ReadValue&0x70)>>4)*10+(ReadValue&0x0F);
ReadValue=Read1302(DS1302_DAY);
Time->Day=((ReadValue&0x70)>>4)*10+(ReadValue&0x0F);
ReadValue=Read1302(DS1302_WEEK);
Time->Week=((ReadValue&0x70)>>4)*10+(ReadValue&0x0F);
ReadValue=Read1302(DS1302_MONTH);
Time->Month=((ReadValue&0x70)>>4)*10+(ReadValue&0x0F);
ReadValue=Read1302(DS1302_YEAR);
Time->Year=((ReadValue&0x70)>>4)*10+(ReadValue&0x0F);
}
//利用STime初始化DS1302
voidInitial_DS1302(SYSTEMTIMESTime)
{ unsignedcharSecond=Read1302(DS1302_SECOND);
if(Second&0x80) DS1302_SetTime(DS1302_SECOND,0);//如果第七为1（表明没有启动),则启动时钟
DS1302_SetTime(DS1302_SECOND,STime.Second);//设定起始时间
DS1302_SetTime(DS1302_MINUTE,STime.Minute);
DS1302_SetTime(DS1302_HOUR,STime.Hour);
DS1302_SetTime(DS1302_DAY,STime.Day);
DS1302_SetTime(DS1302_MONTH,STime.Month);
DS1302_SetTime(DS1302_YEAR,STime.Year);
DS1302_SetTime(DS1302_WEEK,STime.Week);
}
#endif
二、时钟芯片DS1302功能及具体介绍
摘要：介绍美国DALLAS公司推出的具有涓细电流充电能力的低功耗实时时钟电路DS1302的结构、工作原理及其在实时显示时间中的应用。它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能。给出DS1302在读写中的C51程序及流程图，以及在调试过程中的注意事项。
关键词：时钟电路；实时时钟；单片机；应用
1引言
现在流行的串行时钟电路很多，如DS1302、 DS1307、PCF8485等。这些电路的接口简单、价格低廉、使用方便，被广泛地采用。本文介绍的实时时钟电路DS1302是DALLAS公司的一种具有涓细电流充电能力的电路，主要特点是采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能。采用普通32.768kHz晶振。
2 DS1302的结构及工作原理
DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、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。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/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。
2.1引脚功能及结构
图1示出DS1302的引脚排列,其中Vcc1为后备电源，VCC2为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。当Vcc2大于Vcc1＋0.2V时，Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc≥2.5V之前，RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。I/O为串行数据输入输出端(双向)，后面有详细说明。SCLK始终是输入端。
2.2 DS1302的控制字节
DS1302的控制字如图2所示。控制字节的最高有效位(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指示操作单元的地址;最低有效位(位0)如为0表示要进行写操作，为1表示进行读操作，控制字节总是从最低位开始输出。
2.3数据输入输出(I/O)
在控制指令字输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入DS1302，数据输入从低位即位0开始。同样，在紧跟8位的控制指令字后的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据，读出数据时从低位0位到高位7。
2.4 DS1302的寄存器
DS1302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,其日历、时间寄存器及其控制字见表1。
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外的所有寄存器内容。 DS1302与RAM相关的寄存器分为两类：一类是单个RAM单元，共31个，每个单元组态为一个8位的字节，其命令控制字为C0H～FDH，其中奇数为读操作，偶数为写操作；另一类为突发方式下的RAM寄存器，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)。
3 DS1302实时显示时间的软硬件
DS1302与CPU的连接需要三条线，即SCLK(7)、I/O(6)、RST(5)。图3示出DS1302与89C2051的连接图，其中，时钟的显示用LCD。
3.1 DS1302与CPU的连接
实际上，在调试程序时可以不加电容器，只加一个32.768kHz的晶振即可。只是选择晶振时，不同的晶振，误差也较大。另外，还可以在上面的电路中加入DS18B20，同时显示实时温度。只要占用CPU一个口线即可。 LCD还可以换成LED，还可以使用北京卫信杰科技发展有限公司生产的10位多功能8段液晶显示模块LCM101，内含看门狗(WDT)/时钟发生器及两种频率的蜂鸣器驱动电路，并有内置显示RAM，可显示任意字段笔划，具有3－4线串行接口，可与任何单片机、IC接口。功耗低，显示状态时电流为2μA(典型值)，省电模式时小于1μA，工作电压为2.4V～3.3V，显示清晰。
3.2 DS1302实时时间流程
图4示出DS1302的实时时间流程。根据此流程框图，不难采集实时时间。下面结合流程图对DS1302的基本操作进行编程：
根据本人在调试中遇到的问题，特作如下说明：
DS1302与微处理器进行数据交换时，首先由微处理器向电路发送命令字节，命令字节最高位MSB(D7)必须为逻辑1，如果D7=0，则禁止写DS1302，即写保护；D6=0，指定时钟数据，D6=1，指定RAM数据；D5～D1指定输入或输出的特定寄存器；最低位LSB(D0)为逻辑0，指定写操作(输入)， D0=1，指定读操作(输出)。
在DS1302的时钟日历或RAM进行数据传送时，DS1302必须首先发送命令字节。若进行单字节传送，8位命令字节传送结束之后，在下2个SCLK周期的上升沿输入数据字节，或在下8个SCLK周期的下降沿输出数据字节。
DS1302与RAM相关的寄存器分为两类:一类是单个RAM单元，共31个，每个单元组态为一个8位的字节，其命令控制字为C0H～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寄存器，在此方式下可一次性读、写所有的RAM的31个字节。
要特别说明的是备用电源B1，可以用电池或者超级电容器(0.1F以上)。虽然DS1302在主电源掉电后的耗电很小，但是，如果要长时间保证时钟正常，最好选用小型充电电池。可以用老式电脑主板上的3.6V充电电池。如果断电时间较短(几小时或几天)时，就可以用漏电较小的普通电解电容器代替。100μF就可以保证1小时的正常走时。DS1302在第一次加电后，必须进行初始化操作。初始化后就可以按正常方法调整时间。
4结论
DS1302存在时钟精度不高，易受环境影响，出现时钟混乱等缺点。DS1302可以用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录，能实现数据与出现该数据的时间同时记录。这种记录对长时间的连续测控系统结果的分析及对异常数据出现的原因的查找具有重要意义。传统的数据记录方式是隔时采样或定时采样，没有具体的时间记录，因此，只能记录数据而无法准确记录其出现的时间；若采用单片机计时，一方面需要采用计数器，占用硬件资源，另一方面需要设置中断、查询等，同样耗费单片机的资源，而且，某些测控系统可能不允许。但是，如果在系统中采用时钟芯片DS1302，则能很好地解决这个问题。
三、ds1302时钟芯片工作原理
DS1302结构与工作原理
DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟，有计时的作用，和日常接触的电子表，万年历差不多，可以对年月日、时分秒、星期计时。可以用单片机往DS1302里面写入时间进行时间设置，也可以用单片机从DS1302中读取时间，读出来的时间也可以放在液晶上显示。这样就可以实现一块电子表的功能了。
DS1302引脚及功能：
X1，X2:振荡源管脚，外接32.768KHz晶振
GND:地
RST：复位/片选线（通过置高电平来启动所有的数据传送。）
IO：数据输入输出
SCLK：串行时钟
VCC1：电池引脚
VCC2:主电源引脚（双电源供电，在主电源关闭的情况下，有VCC1的电池供电，也能保持时钟的连续运行）
DS1302的工作原理很简单，它外接32768Hz的晶振提供震荡时钟。芯片内部的电路对晶振频率32768分频后获得周期为1S的秒信号，然后对秒信号计数，获得分钟、小时、天、星期、月、年等的数值。
实现方法：
DS1302的时间信息以寄存器的形式存储在芯片内部。DS1302的通讯接口由3根线组成，即RST，SCLK，I/O。单片机与DS1302通讯，采用的是SPI通讯接口，只不过是半双工了，只能分时进行收发。通过SPI接口，对相应的寄存器进行读操作，可以获得当前时间数值；写操作，可以设定当前时间。
下面介绍怎么对DS1302发号施令。
DS1302的命令字节格式：
一个完整的通讯帧由由2字节组成。第一字节是控制字节，第二字节为数据位。控制字格式如下：
1.bit0：读写标志。高电平为读，第二字节（蓝色圈内）会由DS1302输出数据；低电平为写，第二字节由单片机输出数据， DS1302接收；
2.bit1~5: 5位操作元地址，就是要对哪个寄存器进行操作。寄存器地址列表如图2.1。（红色圈内）
3.bit6:选择RAM区或寄存器区。如果为0，则表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据;
4. bit7:必须是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入DS1302中。
图2.1
（CH：时钟停止位；为0时振荡器工作；为1时振荡器停止；AP=1时为下午模式，为0时上午模式。图2.1内还应该有第八个寄存器，地址为8E。它的bit7是需要重视的。bit7是一个保护位，如果这一位是1，那么是禁止给任何其他的寄存器或者那31个字节的RAM写数据的。因此在写数据之前，这一位必须先写成0。）
因为是SPI接口，单片机与DS1302通讯也是上升沿发送（写入1302数据），下降沿接收（读取1302数据）。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。数据读写时序如下图：
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