DS1302時鐘芯片的工作原理

一． 描述

DS1302時鐘芯片是由美國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。

DS1302芯片包含一個用于存儲實時時鐘/日歷的 31 字節的靜態 RAM，可通過簡單的串行接口與微處理器通訊，將當前的時鐘存于RAM。 DS1302芯片對于少于 31 天的月份月末會自動調整,并會自動對閏年進行校正。 由于有一個 AM/PM 指示器，時鐘可以工作在 12 小時制或者 24小時制。

二． 芯片參數

1.芯片特點

• 實時時鐘計算年、月、日、時、分、秒、星 期，直到 2100 年，并有閏年調節功能
• 31 x 8 位 通用暫存 RAM
• 串行輸入輸出，使管腳數最少
• 2.0V 至 5.5V 寬電壓范圍操作
• 在 2.0V 時工作電流小于 300nA
• 讀寫時鐘或 RAM 數據時有單字節或多字節（脈沖串模式）數據傳送方式
• 8 管腳 DIP 封裝或可選的 8 管腳表面安裝 SO 封裝
• 簡單的 3 線接口
• 與 TTL 兼容 (VCC = 5V)
• 可選的工業溫度范圍：-40°C to +85°C

2.引腳說明

DS1302采用的是三線接口的雙向數據通信接口，RST是片引腳，低電平有效; SCLK是時鐘芯片，為通信提供時鐘源； I/O為數據輸入輸出引腳，用于傳輸及接收數據；

DS1302還采用了雙電源供電模式，VCC1 連接到備用電源，在VCC2主電源失效時保持時間和日期數據.

三． 參考電路

DS1302芯片基本電路如上圖，其中Y2為32.768k外部晶振，為芯片提供時鐘源；P2為備用電池，以保證在主電源掉電后，芯片仍可繼續運行；D1為二極管，保證電壓的單向導通，防止主電源電壓過高燒壞備用電池；R6為上拉電阻，增強信號傳輸的穩定性。

四． 控制程序

1.時鐘數據的讀寫地址

如上圖，為DS1302芯片的時鐘數據的讀和寫的地址，也就是說要實現對芯片控制，就是往這些地址上寫入或讀出數據。 其中:

讀地址為： 0x81（秒）, 0x83（分）, 0x85（時）, 0x87（日）, 0x89（月）, 0x8b（星期）, 0x8d（年）；

寫地址為： 0x80（秒）, 0x82（分）, 0x84（時）, 0x86（日）, 0x88（月）, 0x8a（星期）, 0x8c（年）；

2.控制時序

DS1302控制軟件最基本的操作為寫函數和讀函數，其次就是實現初始化函數。

(1)讀時序

/*******************************************************************************
* 函數功能       : 讀取一個地址的數據
*******************************************************************************/
uchar Ds1302Read(uchar addr)
{
  uchar n,dat,dat1;
  RST = 0;
  _nop_();




  SCLK = 0;//先將SCLK置低電平。
  _nop_();
  RST = 1;//然后將RST(CE)置高電平。
  _nop_();




  for(n=0; n<8; n++)//開始傳送八位地址命令
  {
    DSIO = addr & 0x01;//數據從低位開始傳送
    addr >>= 1;
    SCLK = 1;//數據在上升沿時，DS1302讀取數據
    _nop_();
    SCLK = 0;//DS1302下降沿時，放置數據
    _nop_();
  }
  _nop_();
  for(n=0; n<8; n++)//讀取8位數據
  {
    dat1 = DSIO;//從最低位開始接收
    dat = (dat>>1) | (dat1<<7);
    SCLK = 1;
    _nop_();
    SCLK = 0;//DS1302下降沿時，放置數據
    _nop_();
  }




  RST = 0;
  _nop_();  //以下為DS1302復位的穩定時間,必須的。
  SCLK = 1;
  _nop_();
  DSIO = 0;
  _nop_();
  DSIO = 1;
  _nop_();
  return dat;  
}

(2)寫時序

/*******************************************************************************
* 函數功能       : 向DS1302命令（地址+數據）
*******************************************************************************/
void Ds1302Write(uchar addr, uchar dat)
{
  uchar n;
  RST = 0;
  _nop_();
  SCLK = 0;//先將SCLK置低電平。
  _nop_();
  RST = 1; //然后將RST(CE)置高電平。
  _nop_();




  for (n=0; n<8; n++)//開始傳送八位地址命令
  {
    DSIO = addr & 0x01;//數據從低位開始傳送
    addr >>= 1;
    SCLK = 1;//數據在上升沿時，DS1302讀取數據
    _nop_();
    SCLK = 0;
    _nop_();
  }
  for (n=0; n<8; n++)//寫入8位數據
  {
    DSIO = dat & 0x01;
    dat >>= 1;
    SCLK = 1;//數據在上升沿時，DS1302讀取數據
    _nop_();
    SCLK = 0;
    _nop_();  
  }




  RST = 0;//傳送數據結束
  _nop_();
}

（3）初始化

/*******************************************************************************
* 函數功能       : 初始化DS1302.
*******************************************************************************/
void Ds1302Init()
{
  uchar n;
  Ds1302Write(0x8E,0X00);     //禁止寫保護，就是關閉寫保護功能
  for (n=0; n<7; n++)//寫入7個字節的時鐘信號：分秒時日月周年
  {
    Ds1302Write(WRITE_RTC_ADDR[n],TIME[n]);  
  }
  Ds1302Write(0x8E,0x80);     //打開寫保護功能
}

3. 參考示例

實現了DS1302的驅動程序，接下來就可以實現DS1302的報時功能了。




//---DS1302寫入和讀取時分秒的地址命令---//
//---秒分時日月周年 最低位讀寫位;-------//
uchar code READ_RTC_ADDR[7] = {0x81, 0x83, 0x85, 0x87, 0x89, 0x8b, 0x8d}; 
uchar code WRITE_RTC_ADDR[7] = {0x80, 0x82, 0x84, 0x86, 0x88, 0x8a, 0x8c};




//---DS1302時鐘初始化2013年1月1日星期二12點00分00秒。---//
//---存儲順序是秒分時日月周年,存儲格式是用BCD碼---//
uchar TIME[7] = {0, 0, 0x12, 0x01, 0x01, 0x02, 0x13};




/*******************************************************************************
* 函數功能       : 讀取時鐘信息
*******************************************************************************/
void Ds1302ReadTime()
{
  uchar n;
  for (n=0; n<7; n++)//讀取7個字節的時鐘信號：分秒時日月周年
  {
    TIME[n] = Ds1302Read(READ_RTC_ADDR[n]);
  }  
}




void main()
{
  LcdInit();
  Ds1302Init();
  while(1)
  {  
    Ds1302ReadTime();       //讀取此時的時間
    LcdDisplay();                 //顯示時間
  }
}