DS1302时钟芯片的工作原理

一． 描述

DS1302时钟芯片是由美国DALLAS公司推出的具有涓细电流充电能力的低功耗实时时钟芯片。 它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能。

DS1302芯片包含一个用于存储实时时钟/日历的 31 字节的静态 RAM，可通过简单的串行接口与微处理器通讯，将当前的时钟存于RAM。 DS1302芯片对于少于 31 天的月份月末会自动调整,并会自动对闰年进行校正。 由于有一个 AM/PM 指示器，时钟可以工作在 12 小时制或者 24小时制。

二． 芯片参数

1.芯片特点

• 实时时钟计算年、月、日、时、分、秒、星 期，直到 2100 年，并有闰年调节功能
• 31 x 8 位 通用暂存 RAM
• 串行输入输出，使管脚数最少
• 2.0V 至 5.5V 宽电压范围操作
• 在 2.0V 时工作电流小于 300nA
• 读写时钟或 RAM 数据时有单字节或多字节（脉冲串模式）数据传送方式
• 8 管脚 DIP 封装或可选的 8 管脚表面安装 SO 封装
• 简单的 3 线接口
• 与 TTL 兼容 (VCC = 5V)
• 可选的工业温度范围：-40°C to +85°C

2.引脚说明

DS1302采用的是三线接口的双向数据通信接口，RST是片引脚，低电平有效; SCLK是时钟芯片，为通信提供时钟源； I/O为数据输入输出引脚，用于传输及接收数据；

DS1302还采用了双电源供电模式，VCC1 连接到备用电源，在VCC2主电源失效时保持时间和日期数据.

三． 参考电路

DS1302芯片基本电路如上图，其中Y2为32.768k外部晶振，为芯片提供时钟源；P2为备用电池，以保证在主电源掉电后，芯片仍可继续运行；D1为二极管，保证电压的单向导通，防止主电源电压过高烧坏备用电池；R6为上拉电阻，增强信号传输的稳定性。

四． 控制程序

1.时钟数据的读写地址

如上图，为DS1302芯片的时钟数据的读和写的地址，也就是说要实现对芯片控制，就是往这些地址上写入或读出数据。 其中:

读地址为： 0x81（秒）, 0x83（分）, 0x85（时）, 0x87（日）, 0x89（月）, 0x8b（星期）, 0x8d（年）；

写地址为： 0x80（秒）, 0x82（分）, 0x84（时）, 0x86（日）, 0x88（月）, 0x8a（星期）, 0x8c（年）；

2.控制时序

DS1302控制软件最基本的操作为写函数和读函数，其次就是实现初始化函数。

(1)读时序

/*******************************************************************************
* 函数功能       : 读取一个地址的数据
*******************************************************************************/
uchar Ds1302Read(uchar addr)
{
  uchar n,dat,dat1;
  RST = 0;
  _nop_();




  SCLK = 0;//先将SCLK置低电平。
  _nop_();
  RST = 1;//然后将RST(CE)置高电平。
  _nop_();




  for(n=0; n<8; n++)//开始传送八位地址命令
  {
    DSIO = addr & 0x01;//数据从低位开始传送
    addr >>= 1;
    SCLK = 1;//数据在上升沿时，DS1302读取数据
    _nop_();
    SCLK = 0;//DS1302下降沿时，放置数据
    _nop_();
  }
  _nop_();
  for(n=0; n<8; n++)//读取8位数据
  {
    dat1 = DSIO;//从最低位开始接收
    dat = (dat>>1) | (dat1<<7);
    SCLK = 1;
    _nop_();
    SCLK = 0;//DS1302下降沿时，放置数据
    _nop_();
  }




  RST = 0;
  _nop_();  //以下为DS1302复位的稳定时间,必须的。
  SCLK = 1;
  _nop_();
  DSIO = 0;
  _nop_();
  DSIO = 1;
  _nop_();
  return dat;  
}

(2)写时序

/*******************************************************************************
* 函数功能       : 向DS1302命令（地址+数据）
*******************************************************************************/
void Ds1302Write(uchar addr, uchar dat)
{
  uchar n;
  RST = 0;
  _nop_();
  SCLK = 0;//先将SCLK置低电平。
  _nop_();
  RST = 1; //然后将RST(CE)置高电平。
  _nop_();




  for (n=0; n<8; n++)//开始传送八位地址命令
  {
    DSIO = addr & 0x01;//数据从低位开始传送
    addr >>= 1;
    SCLK = 1;//数据在上升沿时，DS1302读取数据
    _nop_();
    SCLK = 0;
    _nop_();
  }
  for (n=0; n<8; n++)//写入8位数据
  {
    DSIO = dat & 0x01;
    dat >>= 1;
    SCLK = 1;//数据在上升沿时，DS1302读取数据
    _nop_();
    SCLK = 0;
    _nop_();  
  }




  RST = 0;//传送数据结束
  _nop_();
}

（3）初始化

/*******************************************************************************
* 函数功能       : 初始化DS1302.
*******************************************************************************/
void Ds1302Init()
{
  uchar n;
  Ds1302Write(0x8E,0X00);     //禁止写保护，就是关闭写保护功能
  for (n=0; n<7; n++)//写入7个字节的时钟信号：分秒时日月周年
  {
    Ds1302Write(WRITE_RTC_ADDR[n],TIME[n]);  
  }
  Ds1302Write(0x8E,0x80);     //打开写保护功能
}

3. 参考示例

实现了DS1302的驱动程序，接下来就可以实现DS1302的报时功能了。




//---DS1302写入和读取时分秒的地址命令---//
//---秒分时日月周年 最低位读写位;-------//
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时钟初始化2013年1月1日星期二12点00分00秒。---//
//---存储顺序是秒分时日月周年,存储格式是用BCD码---//
uchar TIME[7] = {0, 0, 0x12, 0x01, 0x01, 0x02, 0x13};




/*******************************************************************************
* 函数功能       : 读取时钟信息
*******************************************************************************/
void Ds1302ReadTime()
{
  uchar n;
  for (n=0; n<7; n++)//读取7个字节的时钟信号：分秒时日月周年
  {
    TIME[n] = Ds1302Read(READ_RTC_ADDR[n]);
  }  
}




void main()
{
  LcdInit();
  Ds1302Init();
  while(1)
  {  
    Ds1302ReadTime();       //读取此时的时间
    LcdDisplay();                 //显示时间
  }
}