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[单片机类] 【蓝桥杯单片机12】实时时钟DS1302的基本操作

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 楼主| ohy3686 发表于 2018-2-10 12:57 | 显示全部楼层 |阅读模式
实时时钟, 蓝桥杯单片机, 寄存器, AC, 控制
本帖最后由 ohy3686 于 2018-2-10 13:28 编辑

【蓝桥杯单片机12】实时时钟DS1302的基本操作

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。
    51单片机-DS1302-01.PNG    
   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：
    51单片机-DS1302-00.PNG
    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。
    51单片机-DS1302-06.PNG

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
51单片机-DS1302-05.PNG
    底层驱动代码实现可参考如下：
复制
  1. void DS1302_WriteByte(unsigned char addr, unsigned char dat)
    

  2. {
    

  3.         unsigned char n;
    

  4.         RST = 0;
    

  5.         _nop_();
    

  6.         SCLK = 0;
    

  7.         _nop_();
    

  8.         RST = 1;
    

  9.         _nop_();        
    


  10. 

  11.         for (n=0; n<8; n++)         //发送要写入数据的内存地址
    

  12.         {
    

  13.                 DSIO = addr & 0x01;
    

  14.                 addr >>= 1;
    

  15.                 SCLK = 1;
    

  16.                 _nop_();
    

  17.                 SCLK = 0;
    

  18.                 _nop_();
    

  19.         }
    

  20.         for (n=0; n<8; n++)         //将指定内容写入该地址的内存
    

  21.         {
    

  22.                 DSIO = dat & 0x01;
    

  23.                 dat >>= 1;
    

  24.                 SCLK = 1;
    

  25.                 _nop_();
    

  26.                 SCLK = 0;
    

  27.                 _nop_();
    

  28.         }                 
    

  29.         RST = 0;
    

  30.         _nop_();
    

  31. }
   <2> 单字节读的时序
51单片机-DS1302-04.PNG
   底层驱动代码实现可参考如下：
复制
  1. unsigned char DS1302_ReadByte(unsigned char addr)
    

  2. {
    

  3.         unsigned char n,dat,tmp;
    

  4.         RST = 0;
    

  5.         _nop_();
    

  6.         SCLK = 0;
    

  7.         _nop_();
    

  8.         RST = 1;
    

  9.         _nop_();
    


  10. 

  11.         for(n=0; n<8; n++)         //发送要读出数据的内存地址
    

  12.         {
    

  13.                 DSIO = addr & 0x01;
    

  14.                 addr >>= 1;
    

  15.                 SCLK = 1;
    

  16.                 _nop_();
    

  17.                 SCLK = 0;
    

  18.                 _nop_();
    

  19.         }
    

  20.         
    

  21.         for(n=0; n<8; n++)         //读出该地址内存的数据
    

  22.         {
    

  23.                 tmp = DSIO;
    

  24.                 dat = (dat>>1) | (tmp<<7);
    

  25.                 SCLK = 1;
    

  26.                 _nop_();
    

  27.                 SCLK = 0;
    

  28.                 _nop_();
    

  29.         }
    


  30. 

  31.         RST = 0;
    

  32.         _nop_();
    

  33.         SCLK = 1;
    

  34.         _nop_();
    

  35.         DSIO = 0;
    

  36.         _nop_();
    

  37.         DSIO = 1;
    

  38.         _nop_();
    

  39.         return dat;        
    

  40. }
   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。
    51单片机-DS1302-07.PNG

5、单元实训题目
11-DS1302的基本操作.PNG

6、实现源码参考
复制
  1. #include "reg52.h"  
    

  2. #include "intrins.h"
    


  3. 

  4. sbit HC138_A = P2^5;        
    

  5. sbit HC138_B = P2^6;        
    

  6. sbit HC138_C = P2^7;        
    


  7. 

  8. sbit SCLK = P1^7; 
    

  9. sbit RST =         P1^3; 
    

  10. sbit DSIO = P2^3;
    

  11. unsigned char code READ_RTC_ADDR[7] = {0x81, 0x83, 0x85, 0x87, 0x89, 0x8b, 0x8d};
    

  12. unsigned char code WRITE_RTC_ADDR[7] = {0x80, 0x82, 0x84, 0x86, 0x88, 0x8a, 0x8c};
    

  13. unsigned char TIME[7] = {0x30, 0x50, 0x23, 0x17, 0x02, 0x06, 0x18};
    


  14. 

  15. unsigned char code SMG_NoDot[18] = 
    

  16.     {0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,
    

  17.      0x80,0x90,0x88,0x80,0xc6,0xc0,0x86,0x8e,
    

  18.      0xbf,0x7f};
    


  19. 

  20. void DelaySMG(unsigned int time)
    

  21. {
    

  22.         while(time--);
    

  23. }
    


  24. 

  25. void Init74HC138(unsigned char n)
    

  26. {
    

  27.         switch(n)
    

  28.         {
    

  29.                 case 4:
    

  30.                         HC138_A = 0;
    

  31.                         HC138_B = 0;
    

  32.                         HC138_C = 1;
    

  33.                         break;
    

  34.                 case 5:
    

  35.                         HC138_A = 1;
    

  36.                         HC138_B = 0;
    

  37.                         HC138_C = 1;
    

  38.                         break;
    

  39.                 case 6:
    

  40.                         HC138_A = 0;
    

  41.                         HC138_B = 1;
    

  42.                         HC138_C = 1;
    

  43.                         break;
    

  44.                 case 7:
    

  45.                         HC138_A = 1;
    

  46.                         HC138_B = 1;
    

  47.                         HC138_C = 1;
    

  48.                         break;
    

  49.                 case 8:
    

  50.                         HC138_A = 0;
    

  51.                         HC138_B = 0;
    

  52.                         HC138_C = 0;
    

  53.                         break;
    

  54.         }
    

  55. }
    


  56. 

  57. void DispaySMG_Bit(unsigned char value, unsigned char pos)
    

  58. {
    

  59.         Init74HC138(6);
    

  60.         P0 = (0x01 << pos);
    

  61.         Init74HC138(7);
    

  62.         P0 = value;
    

  63. }
    


  64. 

  65. void DS1302_WriteByte(unsigned char addr, unsigned char dat)
    

  66. {
    

  67.         unsigned char n;
    

  68.         RST = 0;
    

  69.         _nop_();
    

  70.         SCLK = 0;
    

  71.         _nop_();
    

  72.         RST = 1;
    

  73.         _nop_();        
    


  74. 

  75.         for (n=0; n<8; n++)
    

  76.         {
    

  77.                 DSIO = addr & 0x01;
    

  78.                 addr >>= 1;
    

  79.                 SCLK = 1;
    

  80.                 _nop_();
    

  81.                 SCLK = 0;
    

  82.                 _nop_();
    

  83.         }
    

  84.         for (n=0; n<8; n++)
    

  85.         {
    

  86.                 DSIO = dat & 0x01;
    

  87.                 dat >>= 1;
    

  88.                 SCLK = 1;
    

  89.                 _nop_();
    

  90.                 SCLK = 0;
    

  91.                 _nop_();
    

  92.         }                 
    

  93.         RST = 0;
    

  94.         _nop_();
    

  95. }
    


  96. 

  97. unsigned char DS1302_ReadByte(unsigned char addr)
    

  98. {
    

  99.         unsigned char n,dat,tmp;
    

  100.         RST = 0;
    

  101.         _nop_();
    

  102.         SCLK = 0;
    

  103.         _nop_();
    

  104.         RST = 1;
    

  105.         _nop_();
    


  106. 

  107.         for(n=0; n<8; n++)
    

  108.         {
    

  109.                 DSIO = addr & 0x01;
    

  110.                 addr >>= 1;
    

  111.                 SCLK = 1;
    

  112.                 _nop_();
    

  113.                 SCLK = 0;
    

  114.                 _nop_();
    

  115.         }
    

  116.         
    

  117.         for(n=0; n<8; n++)
    

  118.         {
    

  119.                 tmp = DSIO;
    

  120.                 dat = (dat>>1) | (tmp<<7);
    

  121.                 SCLK = 1;
    

  122.                 _nop_();
    

  123.                 SCLK = 0;
    

  124.                 _nop_();
    

  125.         }
    


  126. 

  127.         RST = 0;
    

  128.         _nop_();
    

  129.         SCLK = 1;
    

  130.         _nop_();
    

  131.         DSIO = 0;
    

  132.         _nop_();
    

  133.         DSIO = 1;
    

  134.         _nop_();
    

  135.         return dat;        
    

  136. }
    


  137. 

  138. void DS1302_Config()
    

  139. {
    

  140.         unsigned char n;
    

  141.         DS1302_WriteByte(0x8E,0x00); 
    

  142.         for (n=0; n<7; n++) 
    

  143.         {
    

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

  145.         }
    

  146.         DS1302_WriteByte(0x8E,0x80); 
    

  147. }
    


  148. 

  149. void DS1302_ReadTime()
    

  150. {
    

  151.         unsigned char n;
    

  152.         for (n=0; n<7; n++) 
    

  153.         {
    

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

  155.         }                
    

  156. }
    


  157. 

  158. void XMF_ShowRealTime()
    

  159. {
    


  160. 

  161.         DispaySMG_Bit(SMG_NoDot[TIME[2]/16],0);        
    

  162.         DelaySMG(500);
    

  163.         DispaySMG_Bit(0xff,0);                        
    

  164.         DispaySMG_Bit(SMG_NoDot[TIME[2]&0x0f],1);
    

  165.         DelaySMG(500);
    

  166.         DispaySMG_Bit(0xff,1);
    

  167.         DispaySMG_Bit(SMG_NoDot[16],2);
    

  168.         DelaySMG(500);
    

  169.         DispaySMG_Bit(0xff,2);
    


  170. 

  171.         DispaySMG_Bit(SMG_NoDot[TIME[1]/16],3);
    

  172.         DelaySMG(500);
    

  173.         DispaySMG_Bit(0xff,3);
    

  174.         DispaySMG_Bit(SMG_NoDot[TIME[1]&0x0f],4);
    

  175.         DelaySMG(500);
    

  176.         DispaySMG_Bit(0xff,4);
    

  177.         DispaySMG_Bit(SMG_NoDot[16],5);
    

  178.         DelaySMG(500);
    

  179.         DispaySMG_Bit(0xff,5);
    


  180. 

  181.         DispaySMG_Bit(SMG_NoDot[TIME[0]/16],6);
    

  182.         DelaySMG(500);
    

  183.         DispaySMG_Bit(0xff,6);
    

  184.         DispaySMG_Bit(SMG_NoDot[TIME[0]&0x0f],7);
    

  185.         DelaySMG(500);
    

  186.         DispaySMG_Bit(0xff,7);
    

  187. }
    


  188. 

  189. main()
    

  190. {
    

  191.         DS1302_Config();
    

  192.         while(1)
    

  193.         {
    

  194.                 DS1302_ReadTime();
    

  195.                 XMF_ShowRealTime();
    

  196.         }
    

  197. }



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一路向北lm 发表于 2018-2-12 18:52 | 显示全部楼层
几乎每年都要考时钟DS1302
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CWKQL 发表于 2018-2-20 22:51 | 显示全部楼层
学习的好资料，老师辛苦了，新年快乐~~~~~~
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h472438470 发表于 2020-3-30 22:09 | 显示全部楼层
找了好多个单片机的资料就老师这个最俗   
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tzj31388 发表于 2024-3-2 20:07 | 显示全部楼层
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嗯哈哈11 发表于 2024-3-17 14:46 | 显示全部楼层
老师，你好！
为什么DS1302时钟显示中间两个数码管一直跳FF？
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路人七 发表于 2024-3-22 20:17 | 显示全部楼层
嗯哈哈11 发表于 2024-3-17 14:46
老师，你好！
为什么DS1302时钟显示中间两个数码管一直跳FF？

解决了吗兄弟？我这不光中间两个跳FF，前面两个也跳
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2663872054 发表于 2024-11-3 20:59 | 显示全部楼层
嗯哈哈11 发表于 2024-3-17 14:46
老师，你好！
为什么DS1302时钟显示中间两个数码管一直跳FF？

我也是，解决了吗，哥们
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评论

33643364
俺也一样，有什么办法吗  发表于 2024-12-29 10:39
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