蓝桥杯之单片机设计与开发（20）——DS1302

DS1302硬件信息

DS1302引脚图

DS1302典型电路

DS1302寄存器介绍

DS1302的一条指令一个字节共8位。

其中第7位（最高位）固定为1。这一位如果是0的话，那写进去也是无效的。

第6位是选择RAM还是CLOCK的。第6位是0就是选择CLOCK功能，第6位是1就是选择RAM。

第5到第1位，决定了寄存器的5位地址。

第0位是读写位。第0位是0就是写，第0位是1就是读。

DS1302时钟的寄存器，有8个与时钟相关的。

注意：DS1302内部是BCD码！！！

寄存器0：最高位CH是一个时钟停止标志位。如果时钟电路有备用电源，上电后，我们要先检测一下这一位，如果这一位是0，那说明时钟芯片在系统掉电后，由于备用电源的供给，时钟是持续正常运行的；如果这一位是1，那么说明时钟芯片在系统掉电之后，时钟部分不工作了。我们可以通过这一位判断时钟在单片机系统掉电后是否在正常运行。剩下的7位，高3位是秒的十位，低4位是秒的个位。

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1的话代表是12小时制，0代表是24小时制。bit6固定是0。bit5在12小时制下0代表是上午，1代表是下午，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。注意：00~99指的是2000~2099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他寄存器或者那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通信时序

DS1302的通信是SPI的变异种类，它用了SPI的通信时序，但是通信的时候没有完全按照SPI的规则来。

上升沿DS1302写入数据，下降沿DS1302读出数据！上沿采样，下沿输出。

单字节读时序

单字节写时序

读操作有两处需要特别注意的地方。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，我们的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。

第二个需要注意的地方就是，我们的单片机没有标准的SPI接口，和I2C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也就无所谓了。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。

DS1302的BURST模式

定时器时间到了 200ms 后，我们连续把 DS1302 的时间参数的 7 个字节读了出来。但是不管怎么读，都会有一个时间差，在极端的情况下就会出现这样一种情况：假如我们当前的时间是 00:00:59，我们先读秒，读到的秒是 59，然后再去读分钟，而就在读完秒到还未开始读分钟的这段时间内，刚好时间进位了，变成了 00:01:00 这个时间，我们读到的分钟就是 01，显示在液晶上就会出现一个 00:01:59，这个时间很明显是错误的。出现这个问题的概率极小，但却是实实在在可能存在的。

所以这个时候就有了BURST模式，BURST模式就是一次把7 个字节全部读或写到缓冲区，然后再来进行后续操作！

当写指令到DS1302的时候，只要将要写的5位地址全部写1，即读操作用0xBF，写操作用0xBE，这样的指令送给DS1302之后，它就会自动识别出来是burst模式，马上把所有的8个字节同时锁存到另外的8个字节的寄存器缓冲区中，这样时钟继续走，而我们读数据是从另外一个缓冲区内读取的。同样的道理，如果我们是用burst模式写数据，那么我们也是先写到这个缓冲区内，最终DS1302会把这个缓冲区内的数据一次性送到它的时钟寄存器内。

注意：不管是读还是写，只要使用时钟的burst模式，则必须一次性读写8个寄存器，要把时钟的寄存器完全读出来或者完全写进去。

#include "sys.h"

sbit DS1302_IO = P2^3;
sbit DS1302_CK = P1^7;
sbit DS1302_CE = P1^3;

struct sTime{
	unsigned int year;		//年
	unsigned char mon;		//月
	unsigned char day;		//日
	unsigned char hour;		//时
	unsigned char min;		//分
	unsigned char sec;		//秒
	unsigned char week;		//周
};


/*******************************************************************************
* 函数名	：DS1302ByteWrite
* 输入值	：unsigned char dat
* 返回值	：none
* 作者		：小默haa
* 时间		：2019年3月1日
* 功能描述：发送一个字节到DS1302通信总线上
* 备注		：
*******************************************************************************/
void DS1302ByteWrite(unsigned char dat) 
{
	unsigned char mask;
	DS1302_IO = 1;					//拉低IO总线
	for(mask = 0x01; mask != 0; mask <<= 1)	//低位在前，逐位移出
	{
		if((dat&mask) != 0)		//首先输出该位数据
			DS1302_IO = 1;
		else
			DS1302_IO = 0;
		DS1302_CK = 1;				//拉高时钟线
		DS1302_CK = 0;				//拉低时钟线，完成一个位的操作
	}
	DS1302_IO = 1;  				//写完之后确保释放IO总线
}  

/*******************************************************************************
* 函数名	：DS1302ByteRead
* 输入值	：none
* 返回值	：unsigned char dat
* 作者		：小默haa
* 时间		：2019年3月1日
* 功能描述：由DS1302通信总线上读取一个字节
* 备注		：返回读到的字节数据
*******************************************************************************/
unsigned char DS1302ByteRead(void)
{
	unsigned char mask, dat = 0;
	
	for(mask = 0x01; mask != 0; mask <<= 1)	//低位在前，逐位读取
	{
		if(DS1302_IO)			//首先读取此时的IO引脚，并设置dat中的对应位
			dat |= mask;

		DS1302_CK = 1;		//拉高时钟
		DS1302_CK = 0;		//再拉低时钟，完成一个位的操作
	}
	return dat;					//返回读到的字节数据
} 

/*******************************************************************************
* 函数名	：DS1302SingleWrite
* 输入值	：unsigned char reg, unsigned char dat
* 返回值	：none
* 作者		：小默haa
* 时间		：2019年3月1日
* 功能描述：用单次写操作向某一寄存器写入一个字节
* 备注		：reg为寄存器地址，dat为待写入字节
*******************************************************************************/
void DS1302SingleWrite(unsigned char reg, unsigned char dat)     
{
	DS1302_CE = 1;					//使能片选信号
	DS1302ByteWrite((reg << 1) | 0x80);	//发送写寄存器指令
	DS1302ByteWrite(dat);		//写入字节数据
	DS1302_CE = 0;					//除能片选信号
}

/*******************************************************************************
* 函数名	：DS1302SingleRead
* 输入值	：unsigned char reg
* 返回值	：unsigned char dat
* 作者		：小默haa
* 时间		：2019年3月1日
* 功能描述：用单次读操作从某一寄存器读取一个字节
* 备注		：reg为寄存器地址，返回值dat为读到的字节
*******************************************************************************/
unsigned char DS1302SingleRead(unsigned char reg)
{
	unsigned char dat;
	
	DS1302_CE = 1;					//使能片选信号
	DS1302ByteWrite((reg << 1) | 0x81);	//发送读寄存器指令
	dat = DS1302ByteRead();	//读取字节数据
	DS1302_CE = 0;					//除能片选信号
	
	DS1302_IO = 0;					//单字节读必须加的！
	
	return dat;         
}

/*******************************************************************************
* 函数名	：DS1302BurstWrite
* 输入值	：unsigned char *dat
* 返回值	：none
* 作者		：小默haa
* 时间		：2019年3月1日
* 功能描述：用突发模式连续写入8个寄存器数据
* 备注		：reg为寄存器地址，返回值dat为读到的字节
*******************************************************************************/
void DS1302BurstWrite(unsigned char *dat)
{
	unsigned char i;
	
	DS1302_CE = 1;
	DS1302ByteWrite(0xBE);				//发送突发写寄存器指令
	for(i = 0; i < 7; i ++)				//连续写入8字节数据
		DS1302ByteWrite(*dat++);        
	DS1302_CE = 0;      
}

/*******************************************************************************
* 函数名	：DS1302BurstRead
* 输入值	：unsigned char *dat
* 返回值	：none
* 作者		：小默haa
* 时间		：2019年3月1日
* 功能描述：用突发模式连续读取8个寄存器的数据
* 备注		：dat为读到的字节
*******************************************************************************/
void DS1302BurstRead (unsigned char *dat)
{
	unsigned char i;
	
	DS1302_CE = 1;
	DS1302ByteWrite(0xBF);				//发送突发读寄存器指令
	for(i = 0; i < 7; i++)				//连续读取8个字节
		dat[i] = DS1302ByteRead();      
	DS1302_CE = 0;  
	
	DS1302_IO = 0;								//突发读必须加
}	

/*******************************************************************************
* 函数名	：GetRealTime
* 输入值	：struct sTime *time
* 返回值	：none
* 作者		：小默haa
* 时间		：2019年3月1日
* 功能描述：读取DS1302时间
* 备注		：
*******************************************************************************/
void GetRealTime(struct sTime *time)
{
	unsigned char buf[8];
	
	DS1302BurstRead(buf);
	time -> year = buf[6] + 0x2000;
	time -> mon  = buf[4];
	time -> day  = buf[3];
	time -> hour = buf[2];
	time -> min  = buf[1];
	time -> sec  = buf[0];
	time -> week = buf[5];
}

/*******************************************************************************
* 函数名	：SetRealTime
* 输入值	：struct sTime *time
* 返回值	：none
* 作者		：小默haa
* 时间		：2019年3月1日
* 功能描述：设置DS1302时间
* 备注		：
*******************************************************************************/
void SetRealTime(struct sTime *time)
{
	unsigned char buf[8];
	
	buf[7] = 0;
	buf[6] = time -> year;
	buf[4] = time -> mon;
	buf[3] = time -> day;
	buf[2] = time -> hour;
	buf[1] = time -> min;
	buf[0] = time -> sec;
	buf[5] = time -> week;
	DS1302BurstWrite(buf);
}

/*******************************************************************************
* 函数名	：InitDS1302
* 输入值	：none
* 返回值	：none
* 作者		：小默haa
* 时间		：2019年3月1日
* 功能描述：DS1302初始化
* 备注		：
*******************************************************************************/
void InitDS1302()
{
	struct sTime InitTime[] = {  //2019年3月1日 星期五 21:50:00
			0x19, 0x03, 0x01, 0x21, 0x50, 0x00, 0x05
	};
	DS1302_CE = 0;								//初始化DS1302通信引脚
	DS1302_CK = 0;
	DS1302SingleWrite(7, 0x00);  	//撤销写保护以允许写入数据
	SetRealTime(&InitTime);				//设置DS1302为默认时间
}