蓝桥杯单片机比赛学习:12、DS1302时钟基本原理与使用方法

DS1302是 DALLAS 公司推出的时钟芯片,内含一个实时时钟/日历和 31字节静态 RAM,通过简单的串行接口与单片机进行通信。实时时钟/日历电路提供秒、分、时、日、周、月、年的信息,每月的天数和闰年的天数可自动调整。但是在我们比赛中一般只需要写/读时钟。

基本原理

DS1302可以采用 24 或 12 小时格式。DS1302 与单片机之间能简单地采用同步串行方式进行通信,仅用到三个口线: RES 复位、 I/O 数据和 SCLK 串行时钟。操作 DS1302 的大致过程,就是将各种数据写入 DS1302 的寄存器,以设置它当前的时间格式。然后使 DS1302 开始运作,DS1302 时钟会按照设置情况运转, 再用单片机将其寄存器内的数据读出。但这些底层的通讯方式都是不需要我们自己写的,一般比赛的时候会给出底层驱动代码,读写操作函数都是封装好的,我们只需要调用就可以。

写操作

DS1302 写字节时序如图 1所示。第一个字节是地址字节,第二个字节是数据字节。 并且都在SCLK的上升沿写入才有效。代码如下:Write_Ds1302_Byte( address, dat )

图1

读操作 

DS1302 读字节时序如图 2所示。 读一个字节和写一个字节有明显的不同,先是写地址字节,然后再读数据字节,写地址字节时上升沿有效,而读数据字节时下降沿有效。代码如下:Read_Ds1302_Byte ( address )

图2

 

 重要寄存器!!!

以下寄存器是我们设置时钟和读写时钟时使用最多的!!!

1、当我们在设置时钟时,我们需要知道时分秒年月日星期对应的寄存器地址,也就是WRITE:0x80、0x82、0x84、0x86、0x88、0x8a、0x8c这几个地址,这里不需要牢记,在考试中有数据手册(只要会查会使用即可)

2、当我们读取时钟数据时,我们也需要知道时分秒年月日星期对应的寄存器地址,也就是READ:0x81、0x83、0x85、0x87、0x89、0x8b、0x8d这几个地址。

注:当我们在设置时钟时(也就是写操作时),设置时间之前需要对0x8e地址写入0x00,也就是解除写保护(将WP标志位置0);设置时间之后需要对0x8e地址写入0x80,也就是打开写保护(将WP标志位置1)

设置时间的函数

void init_1302(void)/* 初始化时间为23:59:00(年月日的设置也是如此) */
{
	Write_Ds1302_Byte(0x8e,0x00);/* 打开写操作 */

	Write_Ds1302_Byte(0x80,0x00);
	Write_Ds1302_Byte(0x82,0x59);
	Write_Ds1302_Byte(0x84,0x23);

	Write_Ds1302_Byte(0x8e,0x80);/* 关闭写操作 */
}

/* 可以传入参数,使用按键设置具体时间 */
void set_1302(void)
{
	Write_Ds1302_Byte(0x8e,0x00);
	Write_Ds1302_Byte(0x80,sec);
	Write_Ds1302_Byte(0x82,min);
	Write_Ds1302_Byte(0x84,hour);
	Write_Ds1302_Byte(0x8e,0x80);
	
	SMG_Display(hour, min, sec);
}

读取时间的函数

void read_1302(void)
{
	sec=Read_Ds1302_Byte(0x81);/* 读取“秒”数据地址 */
	min=Read_Ds1302_Byte(0x83);/* 读取“分”数据地址 */
	hour=Read_Ds1302_Byte(0x85);/* 读取“时”数据地址 */
	
	SMG_Display(hour, min, sec);
}

数码管时间显示

由于从DS1302寄存器中读取的数据不是具体的数(是BCD码),所以我们不能直接读取时间显示在数码管中,这里我们需要转换一下。

例如:我们从0x85地址读到数据为36,这时我们将此数据直接写入数码管显示是不正确的。他需要转码(BCD转为10进制)。36(10进制)实际上就是0x24(16进制),这时我们就需要使用取整或者取余的方法将0x24(16进制)转化成24(10进制),方便数码管显示。

取整:36(0x24)/16 = 2

取余:36(0x24)%16 = 4

这样我们就可以将BCD码转化成10进制数。代码如下:

    SMG_Display_Bit(1,SMG_Dot[hour/16]);
	SMG_Display_Bit(2,SMG_Dot[hour%16]);
	
	SMG_Display_Bit(4,SMG_Dot[min/16]);
	SMG_Display_Bit(5,SMG_Dot[min%16]);
	
	SMG_Display_Bit(7,SMG_Dot[sec/16]);
	SMG_Display_Bit(8,SMG_Dot[sec%16]);

按键操作设置时间

当我们操作按键设置时间时,如按下s5 分(min)加1,按下s6 分(min)减1,这时我们不能直接对读出的数据进行加减计算,必须转化成特殊的形式进行加减运算。

如:当我们读出“36”时(它其实是0x24,也就是我们看到的24分)此时对“36”进行加1运算

37(10进制)~ 25(16进制)

38(10进制)~ 26(16进制)

。。。。

41(10进制)~ 29(16进制)

42(10进制)~ 2A(16进制)/*发现并不是30了,此时数码管显示就会出错*/

所以,就得将“36”通过取余或取整转化为“24”(并不是16进制),再进行加减,最后再转化为16进制数就不会出错了。

char min;/* 注意!!!此处设置变量时,需要设置 有符号 字符型,因为下面要与“0”进行比较 */

if(s5==0)
	{
		delay_ms(10);
		if(s5==0)
		{
			if(flag==1)
			{
				min=(min/16)*10+(min%16);/* (将10进制转化为16进制形式。例如:我们将实际读出36(10进制)转换为24(也就是36的16进制形式),方便加减运算 */
				min++;
				if(min>59)
					min=0;
				min=(min/10)*16+(min%10);/* 10进制转化成16进制 */
				set_1302();
			}
			while(s5==0)
			{
				SMG_Display(hour, min, sec);
			}
			
		}
	}
	
	if(s6==0)
	{
		delay_ms(10);
		if(s6==0)
		{
			if(flag==1)
			{
				min=(min/16)*10+(min%16);
				min--;
				if(min<0)
					min=59;
				min=(min/10)*16+(min%10);
				set_1302();
			}
			while(s6==0)
			{
				SMG_Display(hour, min, sec);
			}
			
		}
	}

下述为小蜜蜂老师的讲解:

 

代码实现:

此处引用小蜜蜂老师的题目:蓝桥杯单片机 | 特训案例【进阶10】DS1302实时时钟的基本应用 (qq.com)

main.c

#include "ds1302.h"
#include "smg.h"
#include "key.h"


void System_init(void)
{
	Select_HC573(0,0x00);
	Select_HC573(4,0xff);
	Select_HC573(5,0x00);
	SMG_Display_All(0xff);
	init_1302();
}

void main(void)
{
	System_init();
	while(1)
	{
		read_1302();
		key_scan();
	}
}

smg.c

#include "smg.h"

unsigned char code SMG_Dot[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};

void Delay1ms()		//@12.000MHz
{
	unsigned char i, j;

	i = 12;
	j = 169;
	do
	{
		while (--j);
	} while (--i);
}

void delay_ms(unsigned int ms)
{
	while(ms--)
		Delay1ms();
}

void Select_HC573(unsigned char channel,unsigned char dat)
{
	P0=0x00;
	P0=dat;
	switch(channel)
	{
		case 4:
			P2=(P2&0X1F)|0X80;
		break;
		
		case 5:
			P2=(P2&0X1F)|0Xa0;
		break;
		
		case 6:
			P2=(P2&0X1F)|0Xc0;
		break;
		
		case 7:
			P2=(P2&0X1F)|0Xe0;
		break;
		
		case 0:
			P2=(P2&0X1F)|0X00;
		break;
	}
	
	P2=(P2&0X1F)|0X00;
}

void SMG_Display_Bit(unsigned char pos,unsigned char value)
{
	Select_HC573(6,0x01<<pos-1);
	Select_HC573(7,value);
	delay_ms(2);
	Select_HC573(6,0x01<<pos-1);
	Select_HC573(7,0xff);
}

void SMG_Display_All(unsigned char value)
{
	Select_HC573(6,0xff);
	Select_HC573(7,value);
}

void SMG_Display(unsigned char hour, unsigned char min, unsigned char sec)
{
	SMG_Display_Bit(1,SMG_Dot[hour/16]);
	SMG_Display_Bit(2,SMG_Dot[hour%16]);
	
	SMG_Display_Bit(4,SMG_Dot[min/16]);
	SMG_Display_Bit(5,SMG_Dot[min%16]);
	
	SMG_Display_Bit(7,SMG_Dot[sec/16]);
	SMG_Display_Bit(8,SMG_Dot[sec%16]);
	
	if(sec%2==0)
	{
		SMG_Display_Bit(3,0xbf);
		SMG_Display_Bit(6,0xbf);
	}
}

smg.h

#ifndef  __SMG_H
#define  __SMG_H

#include "stc15f2k60s2.h"



void Delay1ms();
void delay_ms(unsigned int ms);
void Select_HC573(unsigned char channel,unsigned char dat);
void SMG_Display_Bit(unsigned char pos,unsigned char value);
void SMG_Display_All(unsigned char value);
void SMG_Display(unsigned char hour, unsigned char min, unsigned char sec);


#endif

ds1302.c

#include "ds1302.h"  									
#include "smg.h"

//写字节
void Write_Ds1302(unsigned  char temp) 
{
	unsigned char i;
	for (i=0;i<8;i++)     	
	{ 
		SCK = 0;
		SDA = temp&0x01;
		temp>>=1; 
		SCK=1;
	}
}   

//向DS1302寄存器写入数据
void Write_Ds1302_Byte( unsigned char address,unsigned char dat )     
{
 	RST=0;	_nop_();
 	SCK=0;	_nop_();
 	RST=1; 	_nop_();  
 	Write_Ds1302(address);	
 	Write_Ds1302(dat);		
 	RST=0; 
}

//从DS1302寄存器读出数据
unsigned char Read_Ds1302_Byte ( unsigned char address )
{
 	unsigned char i,temp=0x00;
 	RST=0;	_nop_();
 	SCK=0;	_nop_();
 	RST=1;	_nop_();
 	Write_Ds1302(address);
 	for (i=0;i<8;i++) 	
 	{		
		SCK=0;
		temp>>=1;	
 		if(SDA)
 		temp|=0x80;	
 		SCK=1;
	} 
 	RST=0;	_nop_();
 	SCK=0;	_nop_();
	SCK=1;	_nop_();
	SDA=0;	_nop_();
	SDA=1;	_nop_();
	return (temp);			
}



/*************************/

char sec=0,min=0,hour=0;
extern volatile unsigned char flag;

void init_1302(void)
{
	Write_Ds1302_Byte(0x8e,0x00);
	Write_Ds1302_Byte(0x80,0x24);
	Write_Ds1302_Byte(0x82,0x58);
	Write_Ds1302_Byte(0x84,0x23);
	Write_Ds1302_Byte(0x8e,0x80);
}

void read_1302(void)
{
	if(flag==0)
	{
		sec=Read_Ds1302_Byte(0x81);
		min=Read_Ds1302_Byte(0x83);
		hour=Read_Ds1302_Byte(0x85);
	}
	
	SMG_Display(hour, min, sec);
}

void set_1302(void)
{
	Write_Ds1302_Byte(0x8e,0x00);
	Write_Ds1302_Byte(0x80,sec);
	Write_Ds1302_Byte(0x82,min);
	Write_Ds1302_Byte(0x84,hour);
	Write_Ds1302_Byte(0x8e,0x80);
	
	SMG_Display(hour, min, sec);
}

ds1302.h

#ifndef __DS1302_H
#define __DS1302_H

#include "stc15f2k60s2.h"
#include <intrins.h>

sbit SCK = P1^7;		
sbit SDA = P2^3;				
sbit RST = P1^3; 

void Write_Ds1302(unsigned char temp);
void Write_Ds1302_Byte( unsigned char address,unsigned char dat );
unsigned char Read_Ds1302_Byte( unsigned char address );
void init_1302(void);
void read_1302(void);
void set_1302(void);

#endif

key.c

#include "key.h"
#include "smg.h"
#include "ds1302.h"

sbit s4=P3^3;
sbit s5=P3^2;
sbit s6=P3^1;

extern volatile char sec,min,hour;
unsigned char flag=0;

void key_scan(void)
{
	if(s4==0)
	{
		delay_ms(10);
		if(s4==0)
		{
			if(flag==0)
				flag=1;
			else
				flag=0;
			
			while(s4==0)
			{
				SMG_Display(hour, min, sec);
			}
		}
	}
	
	if(s5==0)
	{
		delay_ms(10);
		if(s5==0)
		{
			if(flag==1)
			{
				min=(min/16)*10+(min%16);/* (将10进制转化为16进制形式
																	例如:我们将实际读出36(10进制)转换为24(也就是36的16进制形式),方便加减运算 */
				min++;
				if(min>59)
					min=0;
				min=(min/10)*16+(min%10);/* 10进制转化成16进制 */
				set_1302();
			}
			while(s5==0)
			{
				SMG_Display(hour, min, sec);
			}
			
		}
	}
	
	if(s6==0)
	{
		delay_ms(10);
		if(s6==0)
		{
			if(flag==1)
			{
				min=(min/16)*10+(min%16);
				min--;
				if(min<0)
					min=59;
				min=(min/10)*16+(min%10);
				set_1302();
			}
			while(s6==0)
			{
				SMG_Display(hour, min, sec);
			}
			
		}
	}
}

key.h

#ifndef  __KEY_H
#define  __KEY_H

#include "stc15f2k60s2.h"

void key_scan(void);


#endif

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