代码收藏家 DS1302实时时钟工作原理及实验详解【时序定义、数据读写】
RTC(Real Time Clock)：实时时钟，是一种集成电路，通常称为时钟芯片。
1.引脚定义和应用电路
2.内部结构
-
寄存器定义和命令字
寄存器：其中，第一行的CH表示时钟暂停控制位，置1表示时钟暂停，置0表示时钟静止；倒数第二行的WP表示write protect（写保护），置1表示写入操作无效；最后一行的TCS用于控制涓流充电，一般不进行设置。
命令字：
第0位表示读还是写（置1表示读，置0表示写）；
第1-5位表示地址（秒地址为0，分钟地址为10，…）；
第6位表示操作RAM还是时钟CK（置1表示操作RAM，置0表示操作CK）；
第7位：固定为1；
举个例子，对时钟操作、秒地址操作、读：
10000001（0x81）
对时钟操作、秒地址操作、写：
10000000（0x80）
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时序定义和数据读写
三个引脚：CE（使能端）、SCLK（时钟）和I/O（数据）。
规定：在时钟的上升沿，I/O口的数据将会被写入，在时钟的下降沿，时钟芯片的数据将会被读出。
根据时序图来写代码
①首先对DS1302进行引脚定义及初始化设置
//引脚定义
sbit DS1302_SCLK=P3^6;
sbit DS1302_IO=P3^4;
sbit DS1302_CE=P3^5;
/**
* @brief DS1302初始化
* @param 无
* @retval 无
*/
void DS1302_Init(void)
{
DS1302_CE=0;
DS1302_SCLK=0;
}②向DS1302芯片中写入一个字节，从时序图可知，需要CE使能，SCLK来一个上升沿就往芯片里写入一个数据，从低位开始写。一个字节的数据输入IO口，先取高位。一个字节的数据输入IO口，先取低位。
/**
* @brief DS1302写一个字节
* @param Command 命令字/地址
* @param Data 要写入的数据
* @retval 无
*/
void DS1302_WriteByte(unsigned char Command,Data)
{
unsigned char i=0;
DS1302_CE=1;//打开使能
for(i=0;i<8;i++)
{
DS1302_IO=Command&(0x01<<i);//把Command中的数据从低位，一位一位的取出来给到IO口
DS1302_SCLK=1;
DS1302_SCLK=0;
}
for(i=0;i<8;i++)
{
DS1302_IO=Data&(0x01<<i);//把Data中的数据从低位，一位一位的取出来给到IO口
DS1302_SCLK=1;
DS1302_SCLK=0;
}
DS1302_CE=0;//关闭使能
// DS1302_IO=Command&0x01;//把Command的第0位取出来
// DS1302_SCLK=1; //这里不需要加延时，因为单片机的运行周期是1us，而参考手册DS1302这里是
纳秒级别的
// DS1302_SCLK=0; //来一个上升沿，把Command的第0位写进去
//
// DS1302_IO=Command&0x02;
// DS1302_SCLK=1;
// DS1302_SCLK=0;
// .......
}③从DS1302中读出一个字节的数据，根据时序图，需要向IO口写入一个地址数据，然后才可以从IO口中得到该地址的数据
/**
* @brief DS1302读一个字节
* @param Command 命令字/地址
* @retval 读出的数据
*/
unsigned char DS1302_ReadByte(unsigned char Command)
{
unsigned char i=0,Data=0x00;
DS1302_CE=1;
Command|=0x01; //直接把写的地址当作读的地址再给该地址最后一位置1变成读的地址，
//上边就少定义一个地址，而且读和写共用一个地址
for(i=0;i<8;i++)
{
DS1302_IO=Command&(0x01<<i);//把Command中的数据从低位，一位一位的取出来给到IO口
DS1302_SCLK=0;
DS1302_SCLK=1;
}
for(i=0;i<8;i++)
{
DS1302_SCLK=1;
DS1302_SCLK=0;
if(DS1302_IO){Data|=(0x01<<i);}
}
DS1302_CE=0;
DS1302_IO=0;//读取后将IO设置为0，否则读出的数据会出错
return Data;
// DS1302_SCLK=0;
// DS1302_SCLK=1;
// if(DS1302_IO){Data|=0x01;} //这是读出来的最低位的数据，给到一个变量的最低位
//
// DS1302_SCLK=0;
// DS1302_SCLK=1;
// if(DS1302_IO){Data|=0x02;}
//
// DS1302_SCLK=0;
// DS1302_SCLK=1;
// if(DS1302_IO){Data|=0x04;}
// .......
}④写一个设置DS1302时间的子函数，设置时间之前必须先关闭DS1302的芯片写保护，设置完成之后再打开芯片的写保护
//秒分时日月天年的写地址定义，寄存器写入地址/指令定义
#define DS1302_SECOND 0x80
#define DS1302_MINUTE 0x82
#define DS1302_HOUR 0x84
#define DS1302_DATE 0x86
#define DS1302_MONTH 0x88
#define DS1302_DAY 0x8A
#define DS1302_YEAR 0x8C
#define DS1302_WP 0x8E
//时间数组，索引0~6分别为年、月、日、时、分、秒、星期
unsigned char DS1302_Time[]={19,11,16,12,59,55,6};
/**
* @brief DS1302设置时间，调用之后，DS1302_Time数组的数字会被设置到DS1302中
* @param 无
* @retval 无
*/
void DS1302_SetTime(void)
{
DS1302_WriteByte(DS1302_WP,0x00);//解除芯片写保护
DS1302_WriteByte(DS1302_YEAR,DS1302_Time[0]/10*16+DS1302_Time[0]%10);
DS1302_WriteByte(DS1302_MONTH,DS1302_Time[1]/10*16+DS1302_Time[1]%10);
DS1302_WriteByte(DS1302_DATE,DS1302_Time[2]/10*16+DS1302_Time[2]%10);
DS1302_WriteByte(DS1302_HOUR,DS1302_Time[3]/10*16+DS1302_Time[3]%10);
DS1302_WriteByte(DS1302_MINUTE,DS1302_Time[4]/10*16+DS1302_Time[4]%10);
DS1302_WriteByte(DS1302_SECOND,DS1302_Time[5]/10*16+DS1302_Time[5]%10);
DS1302_WriteByte(DS1302_DAY,DS1302_Time[6]/10*16+DS1302_Time[6]%10);
DS1302_WriteByte(DS1302_WP,0x80);//打开芯片写保护
}⑤读取DS1302中的时间
/**
* @brief DS1302读取时间，调用之后，DS1302中的数据会被读取到DS1302_Time数组中
* @param 无
* @retval 无
*/
void DS1302_ReadTime(void)
{
unsigned char Temp;
Temp= DS1302_ReadByte(DS1302_YEAR);
DS1302_Time[0]=Temp/16*10+Temp%16;//从芯片中读出的是BCD码，所以要把BCD码转为十进制
Temp= DS1302_ReadByte(DS1302_MONTH);
DS1302_Time[1]=Temp/16*10+Temp%16;
Temp= DS1302_ReadByte(DS1302_DATE);
DS1302_Time[2]=Temp/16*10+Temp%16;
Temp= DS1302_ReadByte(DS1302_HOUR);
DS1302_Time[3]=Temp/16*10+Temp%16;
Temp= DS1302_ReadByte(DS1302_MINUTE);
DS1302_Time[4]=Temp/16*10+Temp%16;
Temp= DS1302_ReadByte(DS1302_SECOND);
DS1302_Time[5]=Temp/16*10+Temp%16;
Temp= DS1302_ReadByte(DS1302_DAY);
DS1302_Time[6]=Temp/16*10+Temp%16;
}⑥因为DS1302中的数据是以BCD码进行存储的，所以不管在设置时间或者读取时间都需要对数据进行BCD码与十进制的转换，因为我们习惯用十进制看时间。
⑦主函数
#include <REGX52.H>
#include "LCD1602.h"
#include "DS1302.h"
#include "Delay.h"
void main()
{
LCD_Init();
DS1302_Init();
LCD_ShowString(1,1," - - ");//静态字符初始化显示
LCD_ShowString(2,1," : : ");
DS1302_SetTime();//设置时间
while(1)
{
unsigned char i=0,j=0;
DS1302_ReadTime();//读取时间
LCD_ShowNum(1,1,DS1302_Time[0],2);//显示年
LCD_ShowNum(1,4,DS1302_Time[1],2);//显示月
LCD_ShowNum(1,7,DS1302_Time[2],2);//显示日
LCD_ShowNum(2,1,DS1302_Time[3],2);//显示时
LCD_ShowNum(2,4,DS1302_Time[4],2);//显示分
LCD_ShowNum(2,7,DS1302_Time[5],2);//显示秒
}
}单字节写步骤（Write）
Step1：将CE置1；
Step2：命令字（I/O）发两个字节：第一个字节是命令字（先发最低位R/W），第二个字节是数据；【一位一位依次发送】
Step3：SCLK给上升沿，将命令字最低位写入单片机；
Step4：将SCLK置回0；
Step5：SCLK给上升沿，将命令字次低位写入单片机；
Step6：将SCLK置回0；
…（依次循环8次）
Step7：SCLK给上升沿，将数据最低位写入单片机；
Step8：将SCLK置回0；
Step9：SCLK给上升沿，将数据次低位写入单片机；
Step10：将SCLK置回0；
…（依次循环8次）
Step11：将CE置0；
（每个上升沿写入数据）
//单字节写,Command为命令字(地址)，Data为要写入的数据
void DS1302_WriteByte(unsigned char Command,Data){
unsigned char i;
DS1302_CE=1;
for(i=0;i<8;i++){
DS1302_IO=Command&(0x01<<i);//0000 0001 左移
DS1302_SCLK=1;
DS1302_SCLK=0;
}
for(i=0;i<8;i++){
DS1302_IO=Data&(0x01<<i);//0000 0001 左移
DS1302_SCLK=1;
DS1302_SCLK=0;
}
DS1302_CE=0;
}
单字节读步骤（Read）
Step1：将CE置1；
Step2：命令字（I/O）发两个字节：第一个字节是命令字（先发最低位R/W），第二个字节是数据；【一位一位依次发送】
Step3：SCLK给上升沿，将命令字最低位写入单片机；
Step4：将SCLK置回0；
Step5：SCLK给上升沿，将命令字次低位写入单片机；
Step6：将SCLK置回0；
…（依次循环8次）
Step7：SCLK给下降沿，将数据最低位读出；
Step8：将SCLK置回0；
Step9：SCLK给下降沿，将数据次低位读出；
Step10：将SCLK置回0；
…（依次循环8次）
Step11：将CE置0；
Step12：将I/O置0；
（每个下降沿读出数据）
【注意】：需要注意的是，从上述时序图中可以看出，单字节写（Write）有16个脉冲，而单字节读（Read）只有15个脉冲，因为当最后一个命令字的上升沿之后的下降沿数据马上就读出来了，如下图所示。
因此这里编写代码时需要调整顺序，对DS1302_SCLK先给0再给1，正好进行切分：
//DS1302读一个字节，Command为命令字(地址)，Data为读出的数据
unsigned char DS1302_ReadByte(unsigned char Command){
unsigned char i,Data=0x00;
DS1302_CE=1;
for(i=0;i<8;i++){
DS1302_IO=Command&(0x01<<i);//0000 0001 左移
// DS1302_SCLK=1;
// DS1302_SCLK=0;
DS1302_SCLK=0;
DS1302_SCLK=1;
}
for(i=0;i<8;i++){
DS1302_SCLK=1;
DS1302_SCLK=0;
if(DS1302_IO){Data=Data|(0x01<<i);}
}
DS1302_CE=0;
DS1302_IO=0;//清零
return Data;
}
