DS1302與ATMEGA48設計的實時時鐘

DS1302是由美國DALLAS公司推出的具有涓細電流充電能力的低功耗實時時鐘芯片。它可以對年、月、日、周、時、分、秒進行計時，且具有閏年補償等多種功能。Atmel公司的ATMEGA48是一款高性能、低功耗的8 位AVR微處理器。本文利用這兩種芯片，設計了實時時鐘，實時數據采集和定時控制系統。下面講介紹DS1302與ATMEGA48的應用：

1.電路連接

Atmel公司的ATMEGA48是一款高性能、低功耗的8 位AVR微處理器，使用先進的RISC 結構，大多數指令的執行時間為單個時鐘周期，所以運算速度更快。兩個具有獨立預分頻器和比較器功能的8 位定時器/ 計數器;一個具有預分頻器、比較功能和捕捉功能的16 位定時器/ 計數器;具有獨立振蕩器的實時計數器RTC;六通道PWM;8路10 位ADC（TQFP 與MLF 封裝）［ 6路10 位ADC（ PDIP 封裝）］;可編程的串行USART 接口;可工作于主機/ 從機模式的SPI 串行接口;面向字節的兩線串行接口;具有獨立片內振蕩器的可編程看門狗定時器;片內模擬比較器;引腳電平變化可引發中斷及喚醒MCU等。

其具有的下面特點無論從編程、自編程和加密等方面都給用戶提供了很大的方便。4K字節的系統內可擦寫10，000 次的可編程Flash;具有獨立鎖定位的可選Boot 代碼區，通過片上Boot程序實現系統內編程;256字節的擦寫100，000 次的EEPROM;512字節的片內SRAM，可以對鎖定位進行編程以實現用戶程序的加密。

DS1302 是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路，體積小、與單片機接口簡單、工作電壓范圍寬（2.5~5.5V）、功耗低、接口容易、占用CPU I/O口線少、可對時鐘芯片備份電池進行涓流充電等特點。所以應用方便，被很多設計者所青睞。

圖1 ATMEGA48與DS1302的電路連接

ATMEGA48與DS1302的電路連接如圖1所示。由于ATMEGA48有可選的內部振蕩器，所以只需接通電源即可;DS1302需要一個32768Hz的晶振，和一個備用電池?？梢钥闯鼋Y構很簡單（由于本文只介紹ATMEGA48和DS1302的應用，所以其余的顯示電路和數據采集電路均省略。）。

2.通訊程序（ASM）

DS1302的時序如圖2。

圖2 DS1302的時序

根據時序圖，給出下面的讀/寫程序：

讀出數據子程序如下：

;sbi portd，7 ;假設調用子程序以前已經保持rst為高

RDS： clr r17 ;將取到的數據保存到R17中

ldi r24，8

sbi portd，6 ;sclk

RDS1： cbi portd，6 ;sclk 下降沿讀取數據

nop

IN R16，pind ;從CPU I/O讀取數據

nop

sbi portd，6 ;sclk

BST R16，5 ;復制PIND.5到T

LSR R17

BLD R17，7 ;復制T到R17.7

dec r24

CPI R24，0

BRNE RDS1

RET

注：ATMEGA48 I/O口有三個寄存器分別是：數據寄存器- PORTx、數據方向寄存器- DDRx 和端口輸入引腳- PINx。I/O作為數據輸入使用時，讀取數據命令應為 IN Rd，PINx，如果使用IN Rd，PORTx則讀取到的是I/O口的狀態，盡管將DDRx設置成數據輸入。特別注意的是，讀取軟件賦予引腳電平和執行讀取指令in 之間至少有一個時鐘周期的間隔，文中用nop間隔。

寫入數據（命令/地址）子程序如下：

;ldi R17，data ;假設要寫入的數據已經存放到R17中

;sbi portd，7 ;假設調用子程序以前已經保持rst為高

WDS： ldi r24，8

WDS1： cbi portd，6 ;sclk

in r16，portd ;讀入D口狀態

BST R17，0 ;將R17.0復制到T

BLD R16，5 ;將T復制到R16.5

nop

out portd，r16 ;寫數據到portd（R16.5-》portd.5）

sbi portd，6 ;sclk

lsr r17

dec r24

CPI R24，0

BRNE WDS1

RET

關于命令字節的說明。DS1302命令字節由8位組成，BIT 0 為1時，讀取數據，為0時寫入數據。BIT 1-5 為地址。BIT 6 為1時指向31個RAM，為0 時指向時鐘寄存器。BIT 7 必須為1，為0時將使DS1302停止。

DS1302的控制寄存器的第七位是寫保護位，所以在寫入數據前應該將其關閉，并在寫數據完畢后將其使能。下面是一段完整的設置分的程序。

ldi r19，0x43 ;假設當前時間為43分，DS1302時間寄存器保存的數據為10進制數十六進制存儲。

ldi r18，0x82 ;寫分 命令

ldi r27，0x00 ;x H

ldi r26，19 ;x L 在這里使用間接尋址，所以只需改變R19的數據即可。

WRITE_DS1302：

cbi portd，7

cbi portd，6

sbi portd，7

ldi r17，0x8e ;控制寄存器en_WRITE

rCALL WDS

ldi r17，0 ;寫操作前WP=0

rCALL WDS

mov r17，r18 ;寫秒 分 時 日 月 星期 年 地址

rCALL WDS

ld r17，x ;寫秒 分 時 日 月 星期 年（R19中的數據）

rCALL WDS

cbi portd，7

cbi portd，6

sbi portd，7

ldi r17，0x8e ;控制寄存器un_en_WRITE

rCALL WDS

ldi r17，0x80 ;寫操作前WP=1

rCALL WDS

cbi portd，7

RET

同樣，下面給出了一個完整的讀取分的程序

ldi r18，0x83 ;讀分 命令

ldi r27，0x00 ;x H

ldi r26，19 ;x L 將取到的數據存儲到R19中。

READ_DS1302：

cbi portd，7

cbi portd，6

sbi portd，7

mov r17，r18 ;寫秒 分 時 日 月 星期 年 地址

rCALL WDS

rCALL RDS

st x，r17 ; 保存數據到R19

cbi portd，7

RET

整合寫和讀分的程序，改變R18的內容就可以實現“秒、分、時、日、月、星期、年”的讀寫，寫操作時只需改變R19的內容就可以將新的數據寫入，讀操作時直接讀取R19的內容即可。也可以通過此程序直接來對31個RAM進行數據讀取。

3.DS1302的充電功能

DS1302的涓流充電功能也是非常方便的，同時又是其非常重要的一個功能，所以簡單介紹一下其使用。其原理框圖如圖3。DS1302有一個單獨的寄存器控制涓流充電。BIT7:BIT4是涓流充電功能的選擇器，只有當它們被設置成1010才能夠將其使能。使用DS（BIT3和BIT2）可以在一個和兩個二極管之間選擇;使用RS（BIT1和BIT0）可以選擇兩個電源（Vcc1和Vcc2）之間的電阻，這兩個選擇器共同使用來幫助您得到所需要的電流。

圖3 DS1302充電原理圖

結語

通過這一實踐，表明應用DS1302在測控系統中的數據記錄，其軟硬件設計簡單，時間記錄準確。同時由于ATMEGA48的高速度，大數據吞吐，給實際應用帶來了很大方便。由于筆者水平有限，僅將應用筆記供大家參考。
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