Ds1302实时时钟芯片简介

一、Ds1302寄存器介绍

二、SPI总线通讯时序与Ds1302时序

1.SPI总线时序

2.Ds1302时序解析以及控制代码

总结

Ds1302实时时钟芯片简介

DS1302 实时时钟芯片广泛应用于电话、传真、便携式仪器等产品领域，它的主要性能指标如下：

1、DS1302 是一个实时时钟芯片，可以提供秒、分、小时、日期、月、年等信息，并且还有软件自动调整的能力，可以通过配置 AM/PM 来决定采用 24 小时格式还是 12 小时格式。

2、拥有 31 字节数据存储 RAM。

3、串行 I/O 通信方式，相对并行来说比较节省 IO 口的使用。

4、DS1302 的工作电压比较宽，在 2.0～5.5V 的范围内都可以正常工作。

5、DS1302 这种时钟芯片功耗一般都很低，它在工作电压 2.0V 的时候，工作电流小于

300nA。

6、DS1302 共有 8 个引脚，有两种封装形式，一种是 DIP-8 封装，芯片宽度（不含引脚）是 300mil，一种是 SOP-8 封装，有两种宽度，一种是 150mil，一种是 208mil

Ds1302原理图（有电容作为备用电源，不会断电就直接停止工作，但备用电源口Vcc1将他悬空也不影响）与单片机IO口相连时加上拉电阻，提高 IO 口的驱动能力，这样信号比较稳定

各功能管脚

一、Ds1302寄存器介绍

寄存器命令字节

DS1302 的数据手册里的地址，直接把第 7 位、第 6 位和第 0 位值给出来了，所以指令就成了 0x80、0x81，最低位是 1，表示读，最低位是 0 ，表示写

Ds1302_writebyte((addr<<1)|0x80);//设置成写入数据模式，下一步就是写入data
Ds1302_writebyte(data_);Ds1302_writebyte((addr<<1)|0x81);//设置成读数据模式，读取模式
data_ = Ds1302_readbyte();

接下来配置寄存器应该是这个芯片最重要的一步，先看懂如下时钟寄存器

寄存器 0：前面对应的是他们的存储地址，往这些地址上写入或读出数据。bit7是一位始终停止标志位，从名字都看得出来，我们上电检测到高电平（1）的时候，意思该芯片没有接入备用电源，断电以后直接停止工作；相反的检测到（0），我们就是检测到掉电以后芯片仍在工作。说明一下，ds1302内部存储的是BCD码，秒的个位能从0~9，bit0~bit3表示，十位显示0~5，bit4~bit6三位就ok

（为DS1302芯片的时钟数据的读和写的地址，也就是说要实现对芯片控制，就是往这些地址上写入或读出数据）

//将它们写成一个数组
uchar code Ds1302_Read_addr[7]={0x81,0x83,0x85,0x87,0x89,0x8b,0x8d};  //读
uchar code Ds1302_Write_addr[7]={0x80,0x82,0x84,0x86,0x88,0x8a,0x8c}; //写

寄存器 1：最高位未使用，剩下的 7 位中高 3 位是分钟的十位，低 4 位是分钟的个位

寄存器 2：bit7 是配置0/1，控制24h/12h方式显示；bit6 固定 0，bit5 在12 小时制下 0 代表的是上午，1 代表的是下午，在 24 小时制下和 bit4 一起代表了小时的十位，低 4 位代表的是小时的个位

寄存器 3：高 2 位固定是 0，bit5 和 bit4 是日期的十位，低 4 位是日期的个位

寄存器 4：高 3 位固定是 0，bit4 是月的十位，低 4 位是月的个位

寄存器 5：高 5 位固定是 0，低 3 位代表了星期

寄存器 6：高 4 位代表了年的十位，低 4 位代表了年的个位。这里的 00～99 指的是 2000 年～2099 年

寄存器 7：最高位一个写保护位，如果这一位是 1，那么是禁止给任何其它寄存器或者那 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

         Ds1302_writedata(0x8E,0x00); //撤销写保护，允许写入数据for(i = 0;i<7;i++){Ds1302_writedata(i,init_time[i]);}

二、SPI总线通讯时序与Ds1302时序

Ds1302时序跟SPI总线时序相似，（SPI变异物种），先来了解一下SPI总线

1.SPI总线时序

标准的 SPI 是 4根线，分别是 SSEL（片选，也写作 SCS）、SCLK（时钟，也写作 SCK）、MOSI（主机输出从机输入 Master Output/Slave Input）和 MISO（主机输入从机输出 Master Input/Slave Output）

SPI 是一种高速的、全双工、同步通信总线，标准的 SPI 也仅仅使用 4 个引脚

SSEL：从设备片选使能信号。如果从设备是低电平使能的话，当拉低这个引脚后，从设备就会被选中，主机和这个被选中的从机进行通信。

SCLK：时钟信号，由主机产生，和 I 2C 通信的 SCL 有点类似。

MOSI：主机给从机发送指令或者数据的通道。

MISO：主机读取从机的状态或者数据的通道。

（某些情况下，我们也可以用 3 根线的 SPI 或者 2 根线的 SPI 进行通信。比如主机只给从机发送命令，从机不需要回复数据的时候，那么 MISO 就可以不要；而在主机只读取从机的数据，不需要给从机发送指令的时候，那 MOSI 就可以不要；当一个主机一个从机的时候，从机的片选有时可以固定为有效电平而一直处于使能状态，那么 SSEL 就可以不要；此时如果再加上主机只给从机发送数据，那么 SSEL 和 MISO 都可以不要；如果主机只读取从机送来的数据，SSEL 和 MOSI 都可以不要）

SPI 通信的主机也是我们的单片机，在读写数据时序的过程中，有四种模式

CPOL: Clock Polarity，时钟的极性(0/1)。如果 SCLK 在数据发送之前和之后的空闲状态是高电平，那么就是CPOL=1，如果空闲状态 SCLK 是低电平，那么就是 CPOL=0。

CPHA: Clock Phase，时钟的相位(0/1)。

CPHA=1，就表示数据的输出是在一个时钟周期的第一个沿上，至于这个沿是上升沿（此时 CPOL=1 ）还是下降沿（CPOL=0 ），这要视 CPOL 的值而定。数据的采集在第二个沿上

CPHA=0，就表示数据的采样是在一个时钟周期的第一个沿上，由上升沿（此时 CPOL=1 ）还是下降沿（CPOL=0 ）决定

SPI四种时序

例如CPOL=1/CPHA=1（当数据未发送时以及发送完毕后，SCK 都是高电平，因此 CPOL=1。可以看出，在 SCK 第一个沿的时候，MOSI 和 MISO 会发生变化，SCK 第二个沿的时候，数据是稳定的，此刻采样数据是合适的，也就是上升沿即一个时钟周期的后沿锁存读取数据，即 CPHA=1。注意最后最隐蔽的 SSEL 片选，这个引脚通常用来决定是哪个从机和主机进行通信）

UART 和 SPI 在通信的时候，只负责通信，不管是否通信成功，而 I 2C 却要通过应答信息来获取通信成功失败的信息

2.Ds1302时序解析以及控制代码

总的控制程序也就分读操作，写操作以及初始化1302

Ds1302写字节时序

这是单字节写入的时序图，可见，先拉高使能端，进行使能选择，然后在时钟上升沿写入一个字节。

DS1302在进行读写操作时最少读写两个字节，第一个是控制字节，就是一个命令，说明是读还是写操作，第二个时需要读写的数据。

对于单字节写，只有在SCLK为低电平时才能将 CE 置高电平，所以刚开始将SCLK 置低，CE置高，然后把需要写入的字节送入 IO口，然后跳变SCLK，在SCLK下降沿时，写入数据

写入代码如下

void Ds1302_writebyte(uchar byte)
{uint i;uint t = 0x01;for(i=0;i<8;i++){SCIO = byte & t;        t<<=1;DOWN();       //下降沿完成一个位的操作}SCIO = 1;         //确保释放io引脚,没有特殊
}void Ds1302_writedata(uchar addr,uchar data_)
{CE = 0;        nop();    //_nop_();SCLK = 0;      nop();    CE = 1;        nop();    //使能片选信号Ds1302_writebyte((addr<<1)|0x80);    //方便后面写入BCD16位Ds1302_writebyte(data_);CE = 0;        nop();    //传送数据结束}

Ds1302读字节时序

读操作有两处需要注意的地方

第一，DS1302 的时序图上的箭头都是针对 DS1302来说的，因此读操作的时候，先写第一个字节指令，上升沿的时候 DS1302 来锁存数据，下降沿我们用单片机发送数据。到了第二个字数据，由于我们这个时序过程相当于CPOL=0/CPHA=0，前沿发送数据，后沿读取数据，第二个字节是 DS1302 下降沿输出数据，单片机上升沿来读取，因此箭头从 DS1302 角度来说，出现在了下降沿。

第二，51单片机没有标准的 SPI 接口，和 I 2C 一样需要用 IO口来模拟通信过程。在读 DS1302 的时候，理论上 SPI 是上升沿读取，但是程序是用 IO 口模拟的，所以数据的读取和时钟沿的变化不可能同时了，必然就有一个先后顺序。通过实验发现，如果先读取 IO 线上的数据，再拉高 SCLK 产生上升沿，那么读到的数据一定是正确的，而颠倒顺序后数据就有可能出错。这个问题产生的原因还是在于 DS1302 的通信协议与标准SPI 协议存在的差异造成的，如果是标准 SPI 的数据线，数据会一直保持到下一个周期的下降沿才会变化，所以读取数据和上升沿的先后顺序就无所谓了；但 DS1302 的 IO 线会在时钟上升沿后被 DS1302 释放，也就是撤销强推挽输出变为弱下拉状态，而此时在 51 单片机引脚内部上拉的作用下，IO 线上的实际电平会慢慢上升，从而导致在上升沿产生后再读取 IO 数据的话就可能会出错。因此这里的程序我们按照先读取 IO 数据，再拉高 SCLK 产生上升沿的顺序。

读取代码如下

uchar Ds1302_readbyte()
{uint i;uchar data_ = 0;uint t = 0x01;     for(i=0;i<7;i++){     if(SCIO){data_ = data_ | t;    //低位在前，逐位读取}                t<<=1;DOWN();}return data_;
}uchar Ds1302_readdata(uchar addr)
{uchar data_ = 0;CE = 0;       nop();SCLK = 0;     nop();CE = 1;       nop();Ds1302_writebyte((addr<<1)|0x81);data_ = Ds1302_readbyte();CE = 0;       nop();SCLK = 1;     nop();SCIO = 0;     nop();SCIO = 1;     nop();return data_;
}

Ds1302初始化函数

void Ds1302Init()
{uchar i;CE = 0;                       //初始化引脚SCLK = 0; i  = Ds1302_readdata(0x00);   //读取秒寄存器,秒在最低位if((i & 0x80 != 0))           //最高位为0，即存在保护不允许写入{Ds1302_writedata(7,0x00); //撤销写保护，允许写入数据for(i = 0;i<7;i++){Ds1302_writedata(i,init_time[i]);}}
}

结合上一篇文章的LCD1602显示程序，试着将他们显示出来

初始化显示2022-11-21 22：30：00

#include "DS1302.h"
#include"lcd1602.h"uchar  init_time[7]={0x00,0x30,0x22,0x21,0x11,0x07,0x22};   //秒，分，时，日，月，星期，年void main()
{uchar str[15];Ds1302Init();              //初始化 DS1302 LcdInit1602();             //初始化1602while(1){Ds1302_readtime();// 将他读取的值存储在init_time[7]里面，只要进行循环就来读取数值显示str[0] = '2';str[1] = '0';str[2]    = (init_time[6] >>4)+'0';//提取高四位年分十位str[3]    = (init_time[6]&0x0f)+'0';//高四位清空，低四位提取str[4] = '-';str[5]    = (init_time[4] >>4)+'0';str[6]   = (init_time[4]&0x0f)+'0';str[7] = '-';str[8]    = (init_time[3] >>4)+'0';str[9]   = (init_time[3]&0x0f)+'0';str[10] = '\0';LcdShowStr(1,0,str);str[0] = (init_time[5]&0x0f)+'0';str[1] = '\0';LcdShowStr(1,11,"week");LcdShowStr(1,15,str);str[0] = (init_time[2] >>4)+'0';str[1]   = (init_time[2]&0x0f)+'0';str[2] = ':';str[3]    = (init_time[1] >>4)+'0';str[4]   = (init_time[1]&0x0f)+'0';str[5] = ':';str[6]    = (init_time[0] >>4)+'0';str[7]   = (init_time[0]&0x0f)+'0';str[8] = '\0';LcdShowStr(2,1,str);}
}

总结

结合前面的Lcd1602液晶显示，熟悉Ds1302芯片使用方法，学习笔记+1，不过这里面有挺多文字性的说明在别的文章借鉴过来，如介意可以私信，勿喷

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