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# 8 DS1302实时时钟 [toc] 注：笔记主要参考B站江科大自化协教学视频“[51单片机入门教程-2020版 程序全程纯手打 从零开始入门](https://www.bilibili.com/video/BV1Mb411e7re?spm_id_from=333.1007.top_right_bar_window_custom_collection.content.click)”。 注：工程及代码文件放在了本人的[Github仓库](https://github.com/jjejdhhd/Learn_STC89C52)。 *** ## 8.1 芯片介绍：DS1302 RTC(Real Time Clock)实时时钟，是一种集成电路，通常称为时钟芯片。常见的时钟芯片有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。**本节的关键在于DS1302的时序。** <div align=center> <img src="https://raw.githubusercontent.com/jjejdhhd/Git_img2023/main/8051chip/DS1302%E5%AE%9E%E7%89%A9%E5%9B%BE.png" width=80%> </div><div align=center> 图8-1 DS1302实物图 </div> 那为什么不使用单片机上的定时器来驱动实时时钟呢？ > 1. CPU内的定时器精度不高。 > 2. 使用定时器会占用CPU的内部资源。 > 3. 单片机定时器掉电不能继续工作。 > <div align=center> <img src="https://raw.githubusercontent.com/jjejdhhd/Git_img2023/main/8051chip/DS1302%E5%8E%9F%E7%90%86%E5%9B%BE.png" width=40%> </div><div align=center> 图8-2 DS1302原理图 </div> > 芯片引脚说明： > CE：输入，芯片使能引脚。 > SCLK：输入，串行接口时钟。 > I/O：双向，输入输出的串行数据，SCLK上升沿触发。 基本逻辑是利用下面的寄存器地址说明（图8-4），写入的时候按需更改相应的秒数，读出的时候则依次进行读出。前八位是读写的选择和读写的地址，后八位才是具体要进行读写的数据，且**先传输低位**。前八位也被称为<u>命令字，最高位写保护，控制能否串行写入（1/0），但一直可以读；R/C选择是RAM数据/时钟数据（1/0）；A4~A0则为5位寄存器地址；R/W位则控制读写（1/0）。</u>下面则给出了DS1602的读/写传输时序、寄存器操作地址： <div align=center> <img src="https://raw.githubusercontent.com/jjejdhhd/Git_img2023/main/8051chip/DS1602%E6%95%B0%E6%8D%AE%E4%BC%A0%E8%BE%93%E6%97%B6%E5%BA%8F.png" width=60%> </div><div align=center> 图8-3 DS1302数据传输时序 </div> <div align=center> <img src="https://raw.githubusercontent.com/jjejdhhd/Git_img2023/main/8051chip/DS1602%E5%AF%84%E5%AD%98%E5%99%A8%E5%9C%B0%E5%9D%80.png" width=70%> </div><div align=center> 图8-4 RTC相关寄存器 注：左侧的八位是直接给出了**命令字**。 </div> 值得注意的是，上面寄存器所显示的数据，都采用BCD码（Binary Coded Decimal）进行编码： > - 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 > 在十六进制中的体现：0x13表示13，0x85表示85，0x1A不合法 > - BCD码转十进制：DEC=BCD/16\*10+BCD%16; （2位BCD） > 十进制转BCD码：BCD=DEC/10\*16+DEC%10; （2位BCD） > - CH位：时停控制位，写入此位为高电平，则时钟暂停。 > - 12/24位：设置12小时/24小时模式位。12小时模式，BIT5表示AM/PM，BIT4表示十位；24小时模式，[BIT5,BIT4]表示十位。 > - 关于星期：注意这个星期不是实际的星期，而是“处理日”，所以需要用户指定初始的星期偏置。 ## 8.2 实验：DS1302时钟显示 需求：在LCD显示屏第一行显示日期“年-月-日”，第二行显示时间“时-分-秒”，24小时制。 <div align=center> <img src="https://raw.githubusercontent.com/jjejdhhd/Git_img2023/main/8051chip/%E4%BB%A3%E7%A0%81%E8%B0%83%E7%94%A8%E5%85%B3%E7%B3%BB-%E5%AE%9E%E6%97%B6%E6%97%B6%E9%92%9F.png" width=20%> </div><div align=center> 图8-5 “实时时钟”代码调用关系 </div> 代码展示： **- main.c** ```c #include <REGX52.H> #include "LCD1602.h" #include "DS1302.h" unsigned char DS1302_info[7]; void main(){ unsigned char i=0; // 初始化LCD显示屏 LCD_Init(); LCD_ShowString(1,1,"2023-01-01"); LCD_ShowString(2,1,"00:00:00"); DS1302_Init();//初始化DS1302 while(1){ DS1302_ReadAll(&DS1302_info); LCD_ShowNum(1,3,DS1302_info[0],2); LCD_ShowNum(1,6,DS1302_info[1],2); LCD_ShowNum(1,9,DS1302_info[2],2); LCD_ShowDay(1,14,DS1302_info[3]); LCD_ShowNum(2,1,DS1302_info[4],2); LCD_ShowNum(2,4,DS1302_info[5],2); LCD_ShowNum(2,7,DS1302_info[6],2); } } ``` **- DS1302.h** ```c #ifndef __DS1302_H__ #define __DS1302_H__ void DS1302_Init(void);//初始化DS1302 unsigned char DS1302_ReadByte(unsigned char read_comd);//从DS1302中读出数据 void DS1302_WriteByte(unsigned char wri_comd,wri_byte);//向DS1302中写入数据 void DS1302_ReadAll(unsigned char *info);//读出所有信息 #endif ``` **- DS1302.c** ```c #include <REGX52.H> // 将端口重新定义 sbit DS1302_SCLK = P3^6; sbit DS1302_IO = P3^4; sbit DS1302_CE = P3^5; #define DS1302_RSEC 0x81 #define DS1302_RMIN 0x83 #define DS1302_RHOU 0x85 #define DS1302_RDAT 0x87 #define DS1302_RMON 0x89 #define DS1302_RDAY 0x8B #define DS1302_RYEA 0x8D #define DS1302_RWP 0x8F #define DS1302_WSEC 0x80 #define DS1302_WMIN 0x82 #define DS1302_WHOU 0x84 #define DS1302_WDAT 0x86 #define DS1302_WMON 0x88 #define DS1302_WDAY 0x8A #define DS1302_WYEA 0x8C #define DS1302_WWP 0x8E /** * @brief :从DS1302中读出数据 * @param :需要操作的命令字read_comd。 * @retval :读出的数据read_byte。 */ unsigned char DS1302_ReadByte(unsigned char read_comd){ unsigned char read_byte = 0x00; unsigned char i; DS1302_CE = 1; // 写入命令字 for(i=0;i<8;i++){ DS1302_IO = read_comd&(0x01<<i); DS1302_SCLK = 0; DS1302_SCLK = 1; // 经过测试，不需延时 } // 读出数据 for(i=0;i<8;i++){ DS1302_SCLK = 1; DS1302_SCLK = 0; read_byte = DS1302_IO ? (read_byte|(0x01<<i)) : read_byte; } DS1302_IO = 0; //注意最后一定要将数据线清零 DS1302_CE = 0; return read_byte; } /** * @brief :向DS1302中写入数据 * @param :需要操作的命令字wri_comd，需要写入的数据wri_byte。 * @retval :无。 */ void DS1302_WriteByte(unsigned char wri_comd,wri_byte){ unsigned char i; DS1302_CE = 1; // 写入命令字 for(i=0;i<8;i++){ DS1302_IO = wri_comd&(0x01<<i); DS1302_SCLK = 0; DS1302_SCLK = 1; // 经过测试，不需延时 } // 写入8位数据 for(i=0;i<8;i++){ DS1302_IO = wri_byte&(0x01<<i); DS1302_SCLK = 0; DS1302_SCLK = 1; // 经过测试，不需延时 } DS1302_SCLK = 0; DS1302_CE = 0; } /** * @brief :初始化控制DS1302的引脚。 * @param :无。 * @retval :无。 */ void DS1302_Init(void){ DS1302_SCLK = 0; DS1302_IO = 0; DS1302_CE = 0; DS1302_WriteByte(DS1302_WWP,0x00);//解除写保护 DS1302_WriteByte(DS1302_WSEC,0x00);//解除时钟暂停 // 默认为24小时模式 } /** * @brief :从单片机中读出年/月/日/星期/时/分/秒 * @param :数组指针，存储年/月/日/星期/时/分/秒。 * @retval :无。程序中通过指针解引用更改信息。 */ void DS1302_ReadAll(unsigned char *info){ unsigned char temp; // 年 temp = DS1302_ReadByte(DS1302_RYEA); *info = (temp>>4)*10 + (temp&0x0f); // 月 temp = DS1302_ReadByte(DS1302_RMON); *(info+1) = (temp>>4)*10 + (temp&0x0f); // 日 temp = DS1302_ReadByte(DS1302_RDAT); *(info+2) = (temp>>4)*10 + (temp&0x0f); // 星期 *(info+3) = DS1302_ReadByte(DS1302_RDAY); // 时 temp = DS1302_ReadByte(DS1302_RHOU); if(!(temp&0x80)){*(info+4) = (temp>>4)*10 + (temp&0x0f);} else {*(info+4) = ((temp&0x10)>>4)*10 + (temp&0x0f);} // 分 temp = DS1302_ReadByte(DS1302_RMIN); *(info+5) = ((temp&0x70)>>4)*10 + (temp&0x0f); // 秒 temp = DS1302_ReadByte(DS1302_RSEC); *(info+6) = ((temp&0x70)>>4)*10 + (temp&0x0f); } ``` **- LCD1602.h*