51单片机——DS1302时钟
目录
1.前言
1.1 实验现象
2. DS1302的介绍
2.1 DS1302的引脚定义以及应用电路
2.2 DS1302内部结构
2.21 DS1302内部特殊寄存器
2.22 时序
2.3 BCD码
3.源码
3.1 main.c
3.2 DS1302.c
3.3 DS1302.h
3.4 LCD1602.c
3.5 Delay.c
3.6 Delay.h
1.前言
之前我们已经使用了定时器做过了简易的时钟了，为什么还要用DS1302制作时钟呢？
定时器计时的缺点：
1.精度没有时钟芯片高
2.它会占用单片机cpu时间
3.单片机的定时器时钟不能掉电后继续运行；
DS1302时钟芯片带有备用电池，如果掉电，它的内部逻辑判断就会自动把电源切换到备用电池；
由于开发板上vcc1没有接备用电源，掉电继续走时的现象就看不到了
1.1 实验现象
第一行显示年— 月— 日 第二行显示时：分：秒
2. DS1302的介绍
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
2.1 DS1302的引脚定义以及应用电路
2.2 DS1302内部结构
x1，x2 接外部晶振，通过内部电路输出1HZ标准计时频率；
右下角:内部寄存器，内部时间存在这里；
CE:芯片使能 这里的CE相当于一个中介开关，CE高电平有效。
输入移位寄存器与74HC595差不多，进行串行数据的交互的；
2.21 DS1302内部特殊寄存器
内部不止这些寄存器还有一些通用寄存器 ，这些特殊寄存器是与时钟有关的
寄存器都有一个地址，每个地址下就是一个数据，数据是一个字节一个字节存储的；
wp：写保护，置高电平，写入的操作是无效的，但可以读取数据；
TCS TCS...涓细电流充电的，开发板没有这个寄存器就不用配置了；
80H，81H是命令字，也代表了它的地址；
完成时钟显示的基本流程：
在哪里 写入 什么
在哪里 读出 什么
命令字任务：
在哪里 写入
在哪里 读出
2.22 时序
单字节写为16个脉冲，单字节读为15个脉冲，编写代码时需注意；单字节读：写完指令后，单片机释放对I/O口的控制，把I/O口控制权交给DS1302;我们只要写完指令后重复置高电平就可以过滤掉一个脉冲了；
单字节写：
首先把CE置高电平，开始写，第二步命令字发两个字节，第一个:命令字；第二个字节数据
命令字：第一位先发R/(--W)设置到I/O口上 别问为什么，问就是内部芯片就是这样设计的。
上升沿数据写入；依次循环，直到最高位被写入；
CE置高电平后，第一个写入的就是命令字（告诉它在哪里读，还是在哪里写）操作完成后CE置低电平
单字节读：
写入完成命令字后，下降沿把I/O口线释放掉，就不再操作I/O口了，就开始读出数据
每一个下降沿来一个数据，把数据一个一个读出来；注意单字节读D1到D7是不用操作I/O口的；
2.3 BCD码
内部寄存器数据不是以正常二进制进行存储的，而是以BCD码进行存储的（方便译码）
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
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）
注：这个方法只能转化2位BCD，所以下面代码中显示年份2022的只显示为22年
3.源码
3.1 main.c
#include <REGX52.H>
#include "LCD1602.h"
#include "DS1302.h"void main()
{LCD_Init();DS1302_Init();LCD_ShowString(1,1," - - ");//静态字符初始化显示LCD_ShowString(2,1," : : ");//第二行的时分秒DS1302_SetTime();//设置时间while(1){DS1302_ReadTime();//不断循环读取DS1302中的时间数据LCD_ShowNum(1,1,DS1302_Time[0],2);//显示年LCD_ShowNum(1,4,DS1302_Time[1],2);//显示月LCD_ShowNum(1,7,DS1302_Time[2],2);//显示日LCD_ShowNum(2,1,DS1302_Time[3],2);//显示时LCD_ShowNum(2,4,DS1302_Time[4],2);//显示分LCD_ShowNum(2,7,DS1302_Time[5],2);//显示秒}
}3.2 DS1302.c
#include <REGX52.H>//引脚定义
sbit DS1302_SCLK=P3^6;
sbit DS1302_IO=P3^4;
sbit DS1302_CE=P3^5;//寄存器写入地址/指令定义
#define DS1302_SECOND 0x80
#define DS1302_MINUTE 0x82
#define DS1302_HOUR 0x84
#define DS1302_DATE 0x86
#define DS1302_MONTH 0x88
#define DS1302_DAY 0x8A
#define DS1302_YEAR 0x8C
#define DS1302_WP 0x8E//时间数组，索引0~6分别为年、月、日、时、分、秒、星期
unsigned char DS1302_Time[]={22,11,16,12,59,55,6};//单片机上电后默认置高电平，所以初始化
void DS1302_Init()
{DS1302_CE=0;DS1302_SCLK=0;
}/*** @brief DS1302写一个字节* @param Command 命令字/地址* @param Data 要写入的数据* @retval 无*/
void DS1302_WriteByte(unsigned char Command,Data)
{unsigned char i;DS1302_CE=1;for(i=0;i<8;i++){DS1302_IO=Command&(0x01<<i);DS1302_SCLK=1;DS1302_SCLK=0;}for(i=0;i<8;i++){DS1302_IO=Data&(0x01<<i);DS1302_SCLK=1;DS1302_SCLK=0;}DS1302_CE=0; //看着时序配
}/*** @brief DS1302读一个字节* @param Command 命令字/地址* @retval 读出的数据*/
unsigned char DS1302_ReadByte(unsigned char Command)
{unsigned char i,Data=0x00;Command|=0x01; //将指令转换为读指令DS1302_CE=1;for(i=0;i<8;i++){DS1302_IO=Command&(0x01<<i);DS1302_SCLK=0;DS1302_SCLK=1;}for(i=0;i<8;i++){DS1302_SCLK=1;//重复置高电平，过滤掉一个脉冲DS1302_SCLK=0;if(DS1302_IO){Data|=(0x01<<i);}}DS1302_CE=0;DS1302_IO=0; //读取后将IO设置为0，否则读出的数据会出错return Data; //写完指令后，单片机释放对I/O口的控制，把I/O口控制权交给DS1302;
}/*** @brief DS1302设置时间，调用之后，DS1302_Time数组的数字会被设置到DS1302中* @param 无* @retval 无*/
void DS1302_SetTime() //十进制转BCD码后写入
{DS1302_WriteByte(DS1302_WP,0x00); DS1302_WriteByte(DS1302_YEAR,DS1302_Time[0]/10*16+DS1302_Time[0]%10); DS1302_WriteByte(DS1302_MONTH,DS1302_Time[1]/10*16+DS1302_Time[1]%10);DS1302_WriteByte(DS1302_DATE,DS1302_Time[2]/10*16+DS1302_Time[2]%10);DS1302_WriteByte(DS1302_HOUR,DS1302_Time[3]/10*16+DS1302_Time[3]%10);DS1302_WriteByte(DS1302_MINUTE,DS1302_Time[4]/10*16+DS1302_Time[4]%10);DS1302_WriteByte(DS1302_SECOND,DS1302_Time[5]/10*16+DS1302_Time[5]%10);DS1302_WriteByte(DS1302_DAY,DS1302_Time[6]/10*16+DS1302_Time[6]%10);DS1302_WriteByte(DS1302_WP,0x80);
}/*** @brief DS1302读取时间，调用之后，DS1302中的数据会被读取到DS1302_Time数组中* @param 无* @retval 无*/
void DS1302_ReadTime() //BCD码转十进制后读取
{unsigned char Temp; Temp=DS1302_ReadByte(DS1302_YEAR);DS1302_Time[0]=Temp/16*10+Temp%16; Temp=DS1302_ReadByte(DS1302_MONTH);DS1302_Time[1]=Temp/16*10+Temp%16;Temp=DS1302_ReadByte(DS1302_DATE);DS1302_Time[2]=Temp/16*10+Temp%16;Temp=DS1302_ReadByte(DS1302_HOUR);DS1302_Time[3]=Temp/16*10+Temp%16;Temp=DS1302_ReadByte(DS1302_MINUTE);DS1302_Time[4]=Temp/16*10+Temp%16;Temp=DS1302_ReadByte(DS1302_SECOND);DS1302_Time[5]=Temp/16*10+Temp%16;Temp=DS1302_ReadByte(DS1302_DAY);DS1302_Time[6]=Temp/16*10+Temp%16;
}
3.3 DS1302.h
#ifndef __DS1302_H__
#define __DS1302_H__//外部可调用时间数组，索引0~6分别为年、月、日、时、分、秒、星期
extern unsigned char DS1302_Time[];void DS1302_Init();
void DS1302_WriteByte(unsigned char Command,Data);
unsigned char DS1302_ReadByte(unsigned char Command);
void DS1302_SetTime();
void DS1302_ReadTime();#endif
3.4 LCD1602.c
#include <REGX52.H>//引脚配置：
sbit LCD_RS=P2^6;
sbit LCD_RW=P2^5;
sbit LCD_EN=P2^7;
#define LCD_DataPort P0//函数定义：
/*** @brief LCD1602延时函数，12MHz调用可延时1ms* @param 无* @retval 无*/
void LCD_Delay()
{unsigned char i, j;i = 2;j = 239;do{while (--j);} while (--i);
}/*** @brief LCD1602写命令* @param Command 要写入的命令* @retval 无*/
void LCD_WriteCommand(unsigned char Command)
{LCD_RS=0;LCD_RW=0;LCD_DataPort=Command;LCD_EN=1;LCD_Delay();LCD_EN=0;LCD_Delay();
}/*** @brief LCD1602写数据* @param Data 要写入的数据* @retval 无*/
void LCD_WriteData(unsigned char Data)
{LCD_RS=1;LCD_RW=0;LCD_DataPort=Data;LCD_EN=1;LCD_Delay();LCD_EN=0;LCD_Delay();
}/*** @brief LCD1602设置光标位置* @param Line 行位置，范围：1~2* @param Column 列位置，范围：1~16* @retval 无*/
void LCD_SetCursor(unsigned char Line,unsigned char Column)
{if(Line==1){LCD_WriteCommand(0x80|(Column-1));}else if(Line==2){LCD_WriteCommand(0x80|(Column-1+0x40));}
}/*** @brief LCD1602初始化函数* @param 无* @retval 无*/
void LCD_Init()
{LCD_WriteCommand(0x38);//八位数据接口，两行显示，5*7点阵LCD_WriteCommand(0x0c);//显示开，光标关，闪烁关LCD_WriteCommand(0x06);//数据读写操作后，光标自动加一，画面不动LCD_WriteCommand(0x01);//光标复位，清屏
}/*** @brief 在LCD1602指定位置上显示一个字符* @param Line 行位置，范围：1~2* @param Column 列位置，范围：1~16* @param Char 要显示的字符* @retval 无*/
void LCD_ShowChar(unsigned char Line,unsigned char Column,char Char)
{LCD_SetCursor(Line,Column);LCD_WriteData(Char);
}/*** @brief 在LCD1602指定位置开始显示所给字符串* @param Line 起始行位置，范围：1~2* @param Column 起始列位置，范围：1~16* @param String 要显示的字符串* @retval 无*/
void LCD_ShowString(unsigned char Line,unsigned char Column,char *String)
{unsigned char i;LCD_SetCursor(Line,Column);for(i=0;String[i]!='\0';i++){LCD_WriteData(String[i]);}
}/*** @brief 返回值=X的Y次方*/
int LCD_Pow(int X,int Y)
{unsigned char i;int Result=1;for(i=0;i<Y;i++){Result*=X;}return Result;
}/*** @brief 在LCD1602指定位置开始显示所给数字* @param Line 起始行位置，范围：1~2* @param Column 起始列位置，范围：1~16* @param Number 要显示的数字，范围：0~65535* @param Length 要显示数字的长度，范围：1~5* @retval 无*/
void LCD_ShowNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length)
{unsigned char i;LCD_SetCursor(Line,Column);for(i=Length;i>0;i--){LCD_WriteData(Number/LCD_Pow(10,i-1)%10+'0');}
}/*** @brief 在LCD1602指定位置开始以有符号十进制显示所给数字* @param Line 起始行位置，范围：1~2* @param Column 起始列位置，范围：1~16* @param Number 要显示的数字，范围：-32768~32767* @param Length 要显示数字的长度，范围：1~5* @retval 无*/
void LCD_ShowSignedNum(unsigned char Line,unsigned char Column,int Number,unsigned char Length)
{unsigned char i;unsigned int Number1;LCD_SetCursor(Line,Column);if(Number>=0){LCD_WriteData('+');Number1=Number;}else{LCD_WriteData('-');Number1=-Number;}for(i=Length;i>0;i--){LCD_WriteData(Number1/LCD_Pow(10,i-1)%10+'0');}
}/*** @brief 在LCD1602指定位置开始以十六进制显示所给数字* @param Line 起始行位置，范围：1~2* @param Column 起始列位置，范围：1~16* @param Number 要显示的数字，范围：0~0xFFFF* @param Length 要显示数字的长度，范围：1~4* @retval 无*/
void LCD_ShowHexNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length)
{unsigned char i,SingleNumber;LCD_SetCursor(Line,Column);for(i=Length;i>0;i--){SingleNumber=Number/LCD_Pow(16,i-1)%16;if(SingleNumber<10){LCD_WriteData(SingleNumber+'0');}else{LCD_WriteData(SingleNumber-10+'A');}}
}/*** @brief 在LCD1602指定位置开始以二进制显示所给数字* @param Line 起始行位置，范围：1~2* @param Column 起始列位置，范围：1~16* @param Number 要显示的数字，范围：0~1111 1111 1111 1111* @param Length 要显示数字的长度，范围：1~16* @retval 无*/
void LCD_ShowBinNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length)
{unsigned char i;LCD_SetCursor(Line,Column);for(i=Length;i>0;i--){LCD_WriteData(Number/LCD_Pow(2,i-1)%2+'0');}
}
LCD1602.h
#ifndef __LCD1602_H__
#define __LCD1602_H__//用户调用函数：
void LCD_Init();
void LCD_ShowChar(unsigned char Line,unsigned char Column,char Char);
void LCD_ShowString(unsigned char Line,unsigned char Column,char *String);
void LCD_ShowNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length);
void LCD_ShowSignedNum(unsigned char Line,unsigned char Column,int Number,unsigned char Length);
void LCD_ShowHexNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length);
void LCD_ShowBinNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length);#endif
3.5 Delay.c
void Delay(unsigned int xms)
{unsigned char i, j;while(xms--){i = 2;j = 239;do{while (--j);} while (--i);}
}3.6 Delay.h
#ifndef __DELAY_H__
#define __DELAY_H__void Delay(unsigned int xms);#endif
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