【蓝桥杯单片机12】实时时钟DS1302的基本操作
www.xmf393.com / 广东职业技术学院 欧浩源
实时时钟DS1302几乎是蓝桥杯“单片机设计与开发”每年必考的内容，虽然在竞赛现场有提供一个底层读写寄存器的库文件，但是作为备赛阶段，你应该搞清楚底层读写时序的代码实现。你会使用库文件开发，不一定会自己写底层；你会自己写驱动，就一定会使用库文件开发。你使用库文件开发的过程中碰到问题，或者需要调整时序的时候，如果没有过硬的功夫，那只能懵逼了。
1、什么是DS1302?
DS1302是美国DALLAS公司推出的高性能、低功耗的实时时钟，附加31字节的静态RAM，采用SP三线接口与MCU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟参数和RAM数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小于31天时可以自动调整，并具有润年补偿功能。
简单来说，DS1302可以理解为一个电子手表，里面带有一个31字节的内存。当然，基本的使用方法和我们平时使用电子手表差不多，你可以设定时间，也可以读取时间，只不过这些工作是通过SPI接口有MCU去完成而已。
在DS1302中有两块存储器：日历时钟寄存器和今天RAM存储器。前者用于记录实时时间，后者用于记录其他数据。对于基本计时应用，重点关注的是日历时钟寄存器。设定时间参数就是往这些寄存器写入内容，读取实时时间也是从这些寄存器读出数据。
2、日历时钟寄存器
DS1302有关日历和时钟的寄存器有12个，我们最常用的有7个。
什么是BCD码？
就是用十六进制来表示十进制。什么意思？怎么理解？
例如，十六进制数0x13的值为整数19，但BCD码表示的是整数13。
3、控制字的格式
DS1302将地址和读写控制放到一个字节里面，形成一个控制字，格式如下：
通过上面的控制字格式，大家就可以明白为什么DS1302读寄存器和写寄存器的地址是不一样的了，因为这个地址包含了读写控制位。为了方便程序设计，我们把读寄存器地址、写寄存器地址和日历时钟寄存器方面用三个数组定义。
4、接口时序的实现
DS1302的基本操作实际上非常简单，只有两个操作：其一是设定时间参数，其二是读取实时时间。不管是那个操作，MCU都要通过SPI接口进行数据交互，而SPI接口有其规定的时序，这个必须参考数据手册。
控制字总是从最低位开始输出。在控制字指令输入后的下一个SCLK时钟信号的上升沿，数据被写入DS1302，数据的输入从最低位开始；在控制字指令输入后的下一个SCLK时钟信号的下降沿，数据从DS1302读出，数据的读出也是从最低位到最高位。
<1> 单字节写的时序
底层驱动代码实现可参考如下：
void DS1302_WriteByte(unsigned char addr, unsigned char dat) { unsigned char n; RST = 0; _nop_(); SCLK = 0; _nop_(); RST = 1; _nop_(); for (n=0; n<8; n++) //发送要写入数据的内存地址 { DSIO = addr & 0x01; addr >>= 1; SCLK = 1; _nop_(); SCLK = 0; _nop_(); } for (n=0; n<8; n++) //将指定内容写入该地址的内存 { DSIO = dat & 0x01; dat >>= 1; SCLK = 1; _nop_(); SCLK = 0; _nop_(); } RST = 0; _nop_(); }
<2> 单字节读的时序
底层驱动代码实现可参考如下：
unsigned char DS1302_ReadByte(unsigned char addr) { unsigned char n,dat,tmp; RST = 0; _nop_(); SCLK = 0; _nop_(); RST = 1; _nop_(); for(n=0; n<8; n++) //发送要读出数据的内存地址 { DSIO = addr & 0x01; addr >>= 1; SCLK = 1; _nop_(); SCLK = 0; _nop_(); } for(n=0; n<8; n++) //读出该地址内存的数据 { tmp = DSIO; dat = (dat>>1) | (tmp<<7); SCLK = 1; _nop_(); SCLK = 0; _nop_(); } RST = 0; _nop_(); SCLK = 1; _nop_(); DSIO = 0; _nop_(); DSIO = 1; _nop_(); return dat; }
有了上面两个底层的SPI接口数据读写代码，那么DS1302的基本操作就很容易实现了。
5、单元实训题目
6、实现源码参考
#include "reg52.h" #include "intrins.h" sbit HC138_A = P2^5; sbit HC138_B = P2^6; sbit HC138_C = P2^7; sbit SCLK = P1^7; sbit RST = P1^3; sbit DSIO = P2^3; unsigned char code READ_RTC_ADDR[7] = {0x81, 0x83, 0x85, 0x87, 0x89, 0x8b, 0x8d}; unsigned char code WRITE_RTC_ADDR[7] = {0x80, 0x82, 0x84, 0x86, 0x88, 0x8a, 0x8c}; unsigned char TIME[7] = {0x30, 0x50, 0x23, 0x17, 0x02, 0x06, 0x18}; unsigned char code SMG_NoDot[18] = {0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8, 0x80,0x90,0x88,0x80,0xc6,0xc0,0x86,0x8e, 0xbf,0x7f}; void DelaySMG(unsigned int time) { while(time--); } void Init74HC138(unsigned char n) { switch(n) { case 4: HC138_A = 0; HC138_B = 0; HC138_C = 1; break; case 5: HC138_A = 1; HC138_B = 0; HC138_C = 1; break; case 6: HC138_A = 0; HC138_B = 1; HC138_C = 1; break; case 7: HC138_A = 1; HC138_B = 1; HC138_C = 1; break; case 8: HC138_A = 0; HC138_B = 0; HC138_C = 0; break; } } void DispaySMG_Bit(unsigned char value, unsigned char pos) { Init74HC138(6); P0 = (0x01 << pos); Init74HC138(7); P0 = value; } void DS1302_WriteByte(unsigned char addr, unsigned char dat) { unsigned char n; RST = 0; _nop_(); SCLK = 0; _nop_(); RST = 1; _nop_(); for (n=0; n<8; n++) { DSIO = addr & 0x01; addr >>= 1; SCLK = 1; _nop_(); SCLK = 0; _nop_(); } for (n=0; n<8; n++) { DSIO = dat & 0x01; dat >>= 1; SCLK = 1; _nop_(); SCLK = 0; _nop_(); } RST = 0; _nop_(); } unsigned char DS1302_ReadByte(unsigned char addr) { unsigned char n,dat,tmp; RST = 0; _nop_(); SCLK = 0; _nop_(); RST = 1; _nop_(); for(n=0; n<8; n++) { DSIO = addr & 0x01; addr >>= 1; SCLK = 1; _nop_(); SCLK = 0; _nop_(); } for(n=0; n<8; n++) { tmp = DSIO; dat = (dat>>1) | (tmp<<7); SCLK = 1; _nop_(); SCLK = 0; _nop_(); } RST = 0; _nop_(); SCLK = 1; _nop_(); DSIO = 0; _nop_(); DSIO = 1; _nop_(); return dat; } void DS1302_Config() { unsigned char n; DS1302_WriteByte(0x8E,0x00); for (n=0; n<7; n++) { DS1302_WriteByte(WRITE_RTC_ADDR[n],TIME[n]); } DS1302_WriteByte(0x8E,0x80); } void DS1302_ReadTime() { unsigned char n; for (n=0; n<7; n++) { TIME[n] = DS1302_ReadByte(READ_RTC_ADDR[n]); } } void XMF_ShowRealTime() { DispaySMG_Bit(SMG_NoDot[TIME[2]/16],0); DelaySMG(500); DispaySMG_Bit(0xff,0); DispaySMG_Bit(SMG_NoDot[TIME[2]&0x0f],1); DelaySMG(500); DispaySMG_Bit(0xff,1); DispaySMG_Bit(SMG_NoDot[16],2); DelaySMG(500); DispaySMG_Bit(0xff,2); DispaySMG_Bit(SMG_NoDot[TIME[1]/16],3); DelaySMG(500); DispaySMG_Bit(0xff,3); DispaySMG_Bit(SMG_NoDot[TIME[1]&0x0f],4); DelaySMG(500); DispaySMG_Bit(0xff,4); DispaySMG_Bit(SMG_NoDot[16],5); DelaySMG(500); DispaySMG_Bit(0xff,5); DispaySMG_Bit(SMG_NoDot[TIME[0]/16],6); DelaySMG(500); DispaySMG_Bit(0xff,6); DispaySMG_Bit(SMG_NoDot[TIME[0]&0x0f],7); DelaySMG(500); DispaySMG_Bit(0xff,7); } main() { DS1302_Config(); while(1) { DS1302_ReadTime(); XMF_ShowRealTime(); } }