【蓝桥杯单片机12】实时时钟DS1302的基本操作

2021-09-27 06:19:23

【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。

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      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：

【蓝桥杯单片机12】实时时钟DS1302的基本操作

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。

【蓝桥杯单片机12】实时时钟DS1302的基本操作

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

【蓝桥杯单片机12】实时时钟DS1302的基本操作

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 = ;

        _nop_();

        SCLK = ;

        _nop_();

        RST = ;

        _nop_();        

        for (n=; n<; n++)         //发送要写入数据的内存地址

        {

                DSIO = addr & 0x01;

                addr >>= ;

                SCLK = ;

                _nop_();

                SCLK = ;

                _nop_();

        }

        for (n=; n<; n++)         //将指定内容写入该地址的内存

        {

                DSIO = dat & 0x01;

                dat >>= ;

                SCLK = ;

                _nop_();

                SCLK = ;

                _nop_();

        }

        RST = ;

        _nop_();

}

<2> 单字节读的时序

【蓝桥杯单片机12】实时时钟DS1302的基本操作

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 = ;

        _nop_();

        SCLK = ;

        _nop_();

        RST = ;

        _nop_();

        for(n=; n<; n++)         //发送要读出数据的内存地址

        {

                DSIO = addr & 0x01;

                addr >>= ;

                SCLK = ;

                _nop_();

                SCLK = ;

                _nop_();

        }

        for(n=; n<; n++)         //读出该地址内存的数据

        {

                tmp = DSIO;

                dat = (dat>>) | (tmp<<);

                SCLK = ;

                _nop_();

                SCLK = ;

                _nop_();

        }

        RST = ;

        _nop_();

        SCLK = ;

        _nop_();

        DSIO = ;

        _nop_();

        DSIO = ;

        _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。

【蓝桥杯单片机12】实时时钟DS1302的基本操作

5、单元实训题目

【蓝桥杯单片机12】实时时钟DS1302的基本操作

6、实现源码参考

#include "reg52.h"

#include "intrins.h"

sbit HC138_A = P2^;

sbit HC138_B = P2^;

sbit HC138_C = P2^;        

sbit SCLK = P1^;

sbit RST =         P1^;

sbit DSIO = P2^;

unsigned char code READ_RTC_ADDR[] = {0x81, 0x83, 0x85, 0x87, 0x89, 0x8b, 0x8d};

unsigned char code WRITE_RTC_ADDR[] = {0x80, 0x82, 0x84, 0x86, 0x88, 0x8a, 0x8c};

unsigned char TIME[] = {0x30, 0x50, 0x23, 0x17, 0x02, 0x06, 0x18};

unsigned char code SMG_NoDot[] =

    {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 :

                        HC138_A = ;

                        HC138_B = ;

                        HC138_C = ;

                        break;

                case :

                        HC138_A = ;

                        HC138_B = ;

                        HC138_C = ;

                        break;

                case :

                        HC138_A = ;

                        HC138_B = ;

                        HC138_C = ;

                        break;

                case :

                        HC138_A = ;

                        HC138_B = ;

                        HC138_C = ;

                        break;

                case :

                        HC138_A = ;

                        HC138_B = ;

                        HC138_C = ;

                        break;

        }

}

void DispaySMG_Bit(unsigned char value, unsigned char pos)

{

        Init74HC138();

        P0 = (0x01 << pos);

        Init74HC138();

        P0 = value;

}

void DS1302_WriteByte(unsigned char addr, unsigned char dat)

{

        unsigned char n;

        RST = ;

        _nop_();

        SCLK = ;

        _nop_();

        RST = ;

        _nop_();        

        for (n=; n<; n++)

        {

                DSIO = addr & 0x01;

                addr >>= ;

                SCLK = ;

                _nop_();

                SCLK = ;

                _nop_();

        }

        for (n=; n<; n++)

        {

                DSIO = dat & 0x01;

                dat >>= ;

                SCLK = ;

                _nop_();

                SCLK = ;

                _nop_();

        }

        RST = ;

        _nop_();

}

unsigned char DS1302_ReadByte(unsigned char addr)

{

        unsigned char n,dat,tmp;

        RST = ;

        _nop_();

        SCLK = ;

        _nop_();

        RST = ;

        _nop_();

        for(n=; n<; n++)

        {

                DSIO = addr & 0x01;

                addr >>= ;

                SCLK = ;

                _nop_();

                SCLK = ;

                _nop_();

        }

        for(n=; n<; n++)

        {

                tmp = DSIO;

                dat = (dat>>) | (tmp<<);

                SCLK = ;

                _nop_();

                SCLK = ;

                _nop_();

        }

        RST = ;

        _nop_();

        SCLK = ;

        _nop_();

        DSIO = ;

        _nop_();

        DSIO = ;

        _nop_();

        return dat;

}

void DS1302_Config()

{

        unsigned char n;

        DS1302_WriteByte(0x8E,0x00);

        for (n=; n<; n++)

        {

                DS1302_WriteByte(WRITE_RTC_ADDR[n],TIME[n]);

        }

        DS1302_WriteByte(0x8E,0x80);

}

void DS1302_ReadTime()

{

        unsigned char n;

        for (n=; n<; n++)

        {

                TIME[n] = DS1302_ReadByte(READ_RTC_ADDR[n]);

        }

}

void XMF_ShowRealTime()

{

        DispaySMG_Bit(SMG_NoDot[TIME[]/],);

        DelaySMG();

        DispaySMG_Bit(0xff,);

        DispaySMG_Bit(SMG_NoDot[TIME[]&0x0f],);

        DelaySMG();

        DispaySMG_Bit(0xff,);

        DispaySMG_Bit(SMG_NoDot[],);

        DelaySMG();

        DispaySMG_Bit(0xff,);

        DispaySMG_Bit(SMG_NoDot[TIME[]/],);

        DelaySMG();

        DispaySMG_Bit(0xff,);

        DispaySMG_Bit(SMG_NoDot[TIME[]&0x0f],);

        DelaySMG();

        DispaySMG_Bit(0xff,);

        DispaySMG_Bit(SMG_NoDot[],);

        DelaySMG();

        DispaySMG_Bit(0xff,);

        DispaySMG_Bit(SMG_NoDot[TIME[]/],);

        DelaySMG();

        DispaySMG_Bit(0xff,);

        DispaySMG_Bit(SMG_NoDot[TIME[]&0x0f],);

        DelaySMG();

        DispaySMG_Bit(0xff,);

}

main()

{

        DS1302_Config();

        while()

        {

                DS1302_ReadTime();

                XMF_ShowRealTime();

        }

}
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