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基于单片机的ds1302电子时钟设计



DS1302是由美国DALLAS公司推出的具有涓细电流充电能力的低功耗实时时钟芯片。它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时,且具有闰年补偿等多种功能。
RTC(Real Time Clock):实时时钟,是一种集成电路,通常称为时钟芯片。

在这里插入图片描述

DS1302电路图如下:
在这里插入图片描述
其内部结构框图如下:
在这里插入图片描述

引脚名作用VCC2主电源VCC1备用电池GND电源接地X1,X232.768kHz晶振CE芯片使能IO数据输入/输出SCLK串行时钟

相关寄存器如下:
在这里插入图片描述
其中,第一行的CH表示时钟暂停控制位,置1表示时钟暂停,置0表示时钟静止;倒数第二行的WP表示write protect(写保护),置1表示写入操作无效;最后一行的TCS用于控制涓流充电,一般不进行设置,其他部分放在第四章进行介绍。

命令字如下:
在这里插入图片描述

  • 第0位表示读还是写(置1表示读,置0表示写);
  • 第1-5位表示地址(秒地址为0,分钟地址为10,…);
  • 第6位表示操作RAM还是时钟CK(置1表示操作RAM,置0表示操作CK);
  • 第7位:固定为1;

举个例子,对时钟操作、秒地址操作、读:
(0x81)
对时钟操作、秒地址操作、写:
(0x80)
这与上方第三章寄存器中的读地址和写地址是对应的。

时序图:
在这里插入图片描述
三个引脚:CE(使能端)、SCLK(时钟)和I/O(数据)。

规定:在时钟的上升沿,I/O口的数据将会被写入,在时钟的下降沿,时钟芯片的数据将会被读出。

5.1 单字节写步骤(Write)

Step1:将CE置1;
Step2:命令字(I/O)发两个字节:第一个字节是命令字(先发最低位R/W),第二个字节是数据;【一位一位依次发送】
Step3:SCLK给上升沿,将命令字最低位写入单片机;
Step4:将SCLK置回0;
Step5:SCLK给上升沿,将命令字次低位写入单片机;
Step6:将SCLK置回0;
…(依次循环8次)
Step7:SCLK给上升沿,将数据最低位写入单片机;
Step8:将SCLK置回0;
Step9:SCLK给上升沿,将数据次低位写入单片机;
Step10:将SCLK置回0;
…(依次循环8次)
Step11:将CE置0;
(每个上升沿写入数据)

代码示例:

 

5.2 单字节读步骤(Read)

Step1:将CE置1;
Step2:命令字(I/O)发两个字节:第一个字节是命令字(先发最低位R/W),第二个字节是数据;【一位一位依次发送】
Step3:SCLK给上升沿,将命令字最低位写入单片机;
Step4:将SCLK置回0;
Step5:SCLK给上升沿,将命令字次低位写入单片机;
Step6:将SCLK置回0;
…(依次循环8次)
Step7:SCLK给下降沿,将数据最低位读出;
Step8:将SCLK置回0;
Step9:SCLK给下降沿,将数据次低位读出;
Step10:将SCLK置回0;
…(依次循环8次)
Step11:将CE置0;
Step12:将I/O置0;
(每个下降沿读出数据)

【注意】:需要注意的是,从上述时序图中可以看出,单字节写(Write)有16个脉冲,而单字节读(Read)只有15个脉冲,因为当最后一个命令字的上升沿之后的下降沿数据马上就读出来了,如下图所示。
在这里插入图片描述
因此这里编写代码时需要调整顺序,对DS1302_SCLK先给0再给1,正好进行切分:
在这里插入图片描述

代码示例:

 

6.1 问题描述

Question:在利用DS1302进行操作时,假设我们对秒(0x80)写入初始值1(Data=0x01),每隔一秒它会进行+1,但是当它加到9之后,马上变成16了,这是什么原因呢?
(1——>2——>…——>8——>9——>16——>17——>…)


DS1302寄存器数据不是以二进制进行存储的,而是以BCD码进行存储的。
BCD码(Binary Coded Decimal‎),用4位二进制数来表示1位十进制数。

例:0001 0011表示13,1000 0101表示85,0001 1010不合法(因为1010无法表示十进制数)

在十六进制中的体现:0x13表示13,0x85表示85,0x1A不合法

6.2 问题原因

现象的原因:在BCD码中,0000 1001表示数字9,而0001 0000表示数字10,而0001 0000转为十进制数字为16,因此才会在这里造成突变。

再回过头来看一下寄存器,0-3位存的是秒,4-6位存的是10秒
在这里插入图片描述

6.3 解决方案

DS1302写数据时需要将十进制数据转为BCD码的形式,读数据时需要将BCD码转为十进制数据形式。

解释:BCD/16表示将数据的高四位取出(作为十位),BCD%16表示将低四位取出(作为个位)。


参考:以上相关图片和资源均参考自DS1302时钟芯片的数据手册,关于中英文相关数据手册可以参考资源:https://download.csdn.net/download/didi_ya/


ok,以上便是本文的全部内容了,如果对你有所帮助,记得点个赞哟~

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