（九）51单片机——DS1302时钟

目录

DS1302介绍

引脚定义和应用电路

寄存器定义

命令字 

时序定义

代码编写

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        今天，我们的任务是要编写一个用51开发板编写的可调小时钟，接下来就让我们一步一步来实现它吧!

DS1302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 

        我们51单片机的就是这样一个DS1302芯片。 

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引脚定义和应用电路

        这边是DS1302与CPU之间的一个关系，我先列一个表格来介绍一下各个部分的功能。

引脚名	作用
VCC2	主电源
VCC1	备用电池
GND	接地
X1、X2	32.768KHz晶振
CE	芯片使能
IO	数据输入/输出
SCLK	串行时钟

        首先是电源部分，VCC2接的是外部电源，而VCC1接的是内置电源（51开发板上没有内置电源，所以不能看到掉电之后继续走的现象了，但我的闹钟可以掉电后走，hahaha!) ,之后就是GND接地。

        之后就是晶振部分，接的是32.768KH的晶振，而单片机本身是11.0592MHZ，这个要注意区分，主要作用就是提供一个稳定的计数脉冲，用来计时。

        之后的CE就是芯片使能，不使能就不能读取，但时钟还是可以运行滴；IO数据输入输出，用来获取和修改数据；SCLK串行时钟，和之前的SERCLK是类似的。

        这个是更为详细的图片：

寄存器定义

        DS1302的寄存器比较多，我们来一一介绍一下：

        从上往下，依次是秒，分，时，天，月，星期几（1~7），年。之后的WP是写入保护，置1则写入无效哎，但还可以读数。再下面一行，就是涓流充电模式，也就是内置电源，51单片机没有，我们就先不写这个。

注：CH是时钟停止引脚

命令字 

        命令字要解决的问题就是，我要去哪操作，以及，我要读出还是写入这两个问题。第一位，就是看是读出还是写入，当为0时，是写入，为1是读出；2~6位是地址，7位是操控的地方是时钟还是RAM；8位都是1。命令字其实都已经在前两列表示出来了。

时序定义

        这部分内容是数电的第六章内容，我还没学到，呜呜呜，就只能先浅显的理解一下了。 

        首先，我们需要写好刚刚介绍的命令字部分，每一个上升沿就是一次写入，而下降沿就是输出，所以输入输出主要的区别就是后面部分，从D0~D7，就是我们要操作的数据。

代码编写

接下来，我们就开始着手来编写一下代码了，先把原理图放上来。

// DS1302.c的代码
#include <REGX52.H>

// 根据原理图，应该可以写出下面几个引脚定义
sbit DS1302_SCLK = P3^6;
sbit DS1302_IO = P3^4;
sbit DS1302_CE = P3^5;

// 初始化函数，因为单片机接电后默认为1
void DS1302_Init(void)
{
	DS1302_CE = 0;
	DS1302_SCLK = 0;
}
// 写入函数
void DS1302_WriteByte(unsigned char Command, Data)
{
	unsigned char i;
	DS1302_CE = 1;
	// 读取低位
	for(i=0;i<8;i++){
	DS1302_IO = Command&(0x01<<i);
	// 可能需要加延时函数，因为切换太快了，但是51可以不加
	DS1302_SCLK = 1;
	DS1302_SCLK = 0;
	}
	for(i=0;i<8;i++){
	DS1302_IO = Data&(0x01<<i);
	// 可能需要加延时函数，因为切换太快了，但是51可以不加
	DS1302_SCLK = 1;
	DS1302_SCLK = 0;
	}
	DS1302_CE = 0;
}
// 读取的话，周期是15个，与写入的16个周期不同，所以才有下面代码的转变
unsigned char DS1302_ReadByte(unsigned char Command)
{
	unsigned char i, Data = 0x00;
	DS1302_CE = 1;
	// 读取低位
	for(i=0;i<8;i++){
	DS1302_IO = Command&(0x01<<i);
	// 这么做的原因就是在第8个脉冲下降沿的时候，数据已经读出了
	DS1302_SCLK = 0;
	DS1302_SCLK = 1;
	}

	// 读取下降沿
	for(i=0;i<8;i++){	
	DS1302_SCLK = 1;
	DS1302_SCLK = 0;	
	if(DS1302_IO){Data |= (0x01<<i);}
	}
	DS1302_CE = 0;
	// 返回前先将IO口置为0
	DS1302_IO = 0;
	return Data;
}	

// DS1302.h的代码
#ifndef __DS1302_H__
#define __DS1302_H__

unsigned char DS1302_ReadByte(unsigned char Command);
void DS1302_WriteByte(unsigned char Command, Data);
void DS1302_Init(void);

#endif

// 主函数代码
#include <REGX52.H>
#include "LCD1602.h"
#include "DS1302.h"
#include "Delay.h"
unsigned char Second;
void main(){
	LCD_Init();
	DS1302_Init();
	LCD_ShowString(1, 1,"RTC");
	// 解除写入保护
	DS1302_WriteByte(0x8E,0x00);
	DS1302_WriteByte(0x80,0x03);
	
	
	while(1){
		Second = DS1302_ReadByte(0x81);
		LCD_ShowNum(2,1,Second,3);
	}
}

        如果这样写的话，代码是可以运行的，但是会遇到问题，如下所示，直接从9跳到了16，主要原因就是码制的原因，这个地方用到了数电里的BCD码，如有不清楚的小伙伴，可以去看看我的数电笔记。

所以我们要对代码进行修改，如下所示：

#include <REGX52.H>
#include "LCD1602.h"
#include "DS1302.h"
#include "Delay.h"
unsigned char Second;
void main(){
	LCD_Init();
	DS1302_Init();
	LCD_ShowString(1, 1,"RTC");
	// 解除写入保护
	DS1302_WriteByte(0x8E,0x00);
	DS1302_WriteByte(0x80,0x03);
	
	
	while(1){
		Second = DS1302_ReadByte(0x81);
		// 将BCD码变成十进制
		LCD_ShowNum(2,1,Second/16*10+Second%16,3);
	}
}

        最后，我们把最终优化的代码写出来。（其实还可以优化，但是会使代码不容易理解，因为代码还是要使人看懂，所以就不优化了）

#include <REGX52.H>

// 根据原理图，应该可以写出下面几个引脚定义
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[]={22,7,3,11,57,55,7};

// 初始化函数，因为单片机接电后默认为1
/**
  * @brief  DS1302初始化
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void DS1302_Init(void)
{
	DS1302_CE = 0;
	DS1302_SCLK = 0;
}

// 写入函数
/**
  * @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;
	// 读取低位
	for(i=0;i<8;i++){
	DS1302_IO = Command&(0x01<<i);
	// 可能需要加延时函数，因为切换太快了，但是51可以不加
	DS1302_SCLK = 1;
	DS1302_SCLK = 0;
	}
	for(i=0;i<8;i++){
	DS1302_IO = Data&(0x01<<i);
	// 可能需要加延时函数，因为切换太快了，但是51可以不加
	DS1302_SCLK = 1;
	DS1302_SCLK = 0;
	}
	DS1302_CE = 0;
}

// 读取的话，周期是15个，与写入的16个周期不同，所以才有下面代码的转变
/**
  * @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;
	//为了统一数据，因为读的时候，末尾一定是1
	Command|=0x01;
	DS1302_CE = 1;
	// 读取低位
	for(i=0;i<8;i++){
	DS1302_IO = Command&(0x01<<i);
	// 这么做的原因就是在第8个脉冲下降沿的时候，数据已经读出了
	DS1302_SCLK = 0;
	DS1302_SCLK = 1;
	}

	// 读取下降沿
	for(i=0;i<8;i++){	
	DS1302_SCLK = 1;
	DS1302_SCLK = 0;	
	if(DS1302_IO){Data |= (0x01<<i);}
	}
	DS1302_CE = 0;
	// 返回前先将IO口置为0
	DS1302_IO = 0;
	return Data;
}

/**
  * @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(void)
{
	DS1302_WriteByte(DS1302_WP,0x00);
	DS1302_WriteByte(DS1302_YEAR,DS1302_Time[0]/10*16+DS1302_Time[0]%10);//十进制转BCD码后写入
	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(void)
{
	unsigned char Temp;
	Temp=DS1302_ReadByte(DS1302_YEAR);
	DS1302_Time[0]=Temp/16*10+Temp%16;//BCD码转十进制后读取
	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;
}

#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);
void DS1302_WriteByte(unsigned char Command,Data);
unsigned char DS1302_ReadByte(unsigned char Command);
void DS1302_SetTime(void);
void DS1302_ReadTime(void);

#endif

#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,"  :  :  ");

	DS1302_SetTime();//设置时间
	
	
	while(1){
		DS1302_ReadTime();//读取时间
		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
	}
}

运行结果如下所示：

        最后呢，就是可调时钟的实现了，运用到了之前学的独立按键以及定时器，还有比较多的逻辑判断，不了解的同学也不要紧，我们就简单地把代码给出，同学们自己去看。主要的思想就是，不同的按键控制不同的功能。

#include <REGX52.H>
#include "LCD1602.h"
#include "DS1302.h"
#include "Key.h"
#include "Time0.h"

unsigned char KeyNum, MODE, TimeSetSelect, TimeSetFlashFlag;

void TimeShow(void)
{
	DS1302_ReadTime();//读取时间		
	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
}

void TimeSet(void)
{
	if(KeyNum==2)//按键2按下
	{
		TimeSetSelect++;//设置选择位加1
		TimeSetSelect%=6;//越界清零
	}
	if(KeyNum==3)//按键3按下
	{
		DS1302_Time[TimeSetSelect]++;//时间设置位数值加1
		if(DS1302_Time[0]>99){DS1302_Time[0]=0;}//年越界判断
		if(DS1302_Time[1]>12){DS1302_Time[1]=1;}//月越界判断
		if( DS1302_Time[1]==1 || DS1302_Time[1]==3 || DS1302_Time[1]==5 || DS1302_Time[1]==7 || 
			DS1302_Time[1]==8 || DS1302_Time[1]==10 || DS1302_Time[1]==12)//日越界判断
		{
			if(DS1302_Time[2]>31){DS1302_Time[2]=1;}//大月
		}
		else if(DS1302_Time[1]==4 || DS1302_Time[1]==6 || DS1302_Time[1]==9 || DS1302_Time[1]==11)
		{
			if(DS1302_Time[2]>30){DS1302_Time[2]=1;}//小月
		}
		else if(DS1302_Time[1]==2)
		{
			if(DS1302_Time[0]%4==0)
			{
				if(DS1302_Time[2]>29){DS1302_Time[2]=1;}//闰年2月
			}
			else
			{
				if(DS1302_Time[2]>28){DS1302_Time[2]=1;}//平年2月
			}
		}
		if(DS1302_Time[3]>23){DS1302_Time[3]=0;}//时越界判断
		if(DS1302_Time[4]>59){DS1302_Time[4]=0;}//分越界判断
		if(DS1302_Time[5]>59){DS1302_Time[5]=0;}//秒越界判断
	}
	if(KeyNum==4)//按键4按下
	{
		DS1302_Time[TimeSetSelect]--;//时间设置位数值减1
		if(DS1302_Time[0]<0){DS1302_Time[0]=99;}//年越界判断
		if(DS1302_Time[1]<1){DS1302_Time[1]=12;}//月越界判断
		if( DS1302_Time[1]==1 || DS1302_Time[1]==3 || DS1302_Time[1]==5 || DS1302_Time[1]==7 || 
			DS1302_Time[1]==8 || DS1302_Time[1]==10 || DS1302_Time[1]==12)//日越界判断
		{
			if(DS1302_Time[2]<1){DS1302_Time[2]=31;}//大月
			if(DS1302_Time[2]>31){DS1302_Time[2]=1;}
		}
		else if(DS1302_Time[1]==4 || DS1302_Time[1]==6 || DS1302_Time[1]==9 || DS1302_Time[1]==11)
		{
			if(DS1302_Time[2]<1){DS1302_Time[2]=30;}//小月
			if(DS1302_Time[2]>30){DS1302_Time[2]=1;}
		}
		else if(DS1302_Time[1]==2)
		{
			if(DS1302_Time[0]%4==0)
			{
				if(DS1302_Time[2]<1){DS1302_Time[2]=29;}//闰年2月
				if(DS1302_Time[2]>29){DS1302_Time[2]=1;}
			}
			else
			{
				if(DS1302_Time[2]<1){DS1302_Time[2]=28;}//平年2月
				if(DS1302_Time[2]>28){DS1302_Time[2]=1;}
			}
		}
		if(DS1302_Time[3]<0){DS1302_Time[3]=23;}//时越界判断
		if(DS1302_Time[4]<0){DS1302_Time[4]=59;}//分越界判断
		if(DS1302_Time[5]<0){DS1302_Time[5]=59;}//秒越界判断
	}
	//更新显示，根据TimeSetSelect和TimeSetFlashFlag判断可完成闪烁功能
	if(TimeSetSelect==0 && TimeSetFlashFlag==1){LCD_ShowString(1,1,"  ");}
	else {LCD_ShowNum(1,1,DS1302_Time[0],2);}
	if(TimeSetSelect==1 && TimeSetFlashFlag==1){LCD_ShowString(1,4,"  ");}
	else {LCD_ShowNum(1,4,DS1302_Time[1],2);}
	if(TimeSetSelect==2 && TimeSetFlashFlag==1){LCD_ShowString(1,7,"  ");}
	else {LCD_ShowNum(1,7,DS1302_Time[2],2);}
	if(TimeSetSelect==3 && TimeSetFlashFlag==1){LCD_ShowString(2,1,"  ");}
	else {LCD_ShowNum(2,1,DS1302_Time[3],2);}
	if(TimeSetSelect==4 && TimeSetFlashFlag==1){LCD_ShowString(2,4,"  ");}
	else {LCD_ShowNum(2,4,DS1302_Time[4],2);}
	if(TimeSetSelect==5 && TimeSetFlashFlag==1){LCD_ShowString(2,7,"  ");}
	else {LCD_ShowNum(2,7,DS1302_Time[5],2);}
}
void main(){
	LCD_Init();
	DS1302_Init();
	Timer0Init();
	LCD_ShowString(1,1,"  -  -  ");//静态字符初始化显示
	LCD_ShowString(2,1,"  :  :  ");
	
	DS1302_SetTime();//设置时间
	
	while(1)
	{
		KeyNum=Key();//读取键码
		if(KeyNum==1)//按键1按下
		{
			if(MODE==0){MODE=1;TimeSetSelect=0;}//功能切换
			else if(MODE==1){MODE=0;DS1302_SetTime();}
		}
		switch(MODE)//根据不同的功能执行不同的函数
		{
			case 0:TimeShow();break;
			case 1:TimeSet();break;
		}
	}
}

void Timer0_Routine() interrupt 1
{
	static unsigned int T0Count;
	TL0 = 0x18;		//设置定时初值
	TH0 = 0xFC;		//设置定时初值
	T0Count++;
	if(T0Count>=500)//每500ms进入一次
	{
		T0Count=0;
		TimeSetFlashFlag=!TimeSetFlashFlag;//闪烁标志位取反
	}
}

运行结果如下所示：

好了，DS1302的知识点就介绍这么多了。