ds3231时钟模块测试程序

DS3231是一款高精度的时钟芯片，具有集成的温度补偿晶体振荡器和一个32.768KHz的晶体，可为器件提供长期精确度；包含备用电源输入端，断开主电源后仍可保持精确的计时；寄存器内部能保存时间和闹钟设置等信息；提供两个可编程的日历闹钟和一个可编程方波输出，支持I2C总线接口。

DS3231的特性如下：

基本计时功能，提供秒、分、时、星期、日、月、年信息，并提供有效期到2100年的闰年补偿 

两个日历闹钟功能 

可编程方波输出

数字温度传感器输出：±3℃ 

老化修正寄存器功能 

备用电池输入功能

时钟精度为：±2ppm（0℃～40℃）、±3.5ppm（-40℃～+85℃） 

低功耗

ds3231测试程序，采用数码管显示

#include 《reg51.h》

#include 《intrins.h》

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbit SDA=P3^6; //模拟I2C数据传送位SDA

sbit SCL=P3^7; //模拟I2C时钟控制位SCL

sbit INT=P3^2;

sbit RESET=P3^3;

sbit led0=P1^0;

sbit led1=P1^1;

sbit led2=P1^2;

sbit led3=P1^3;

sbit led4=P1^4;

sbit led5=P1^5;

sbit led6=P1^6;

sbit led7=P1^7;

bit ack; //应答标志位

#define DS3231_WriteAddress 0xD0 //器件写地址

#define DS3231_ReadAddress 0xD1 //器件读地址

#define DS3231_SECOND 0x00 //秒

#define DS3231_MINUTE 0x01 //分

#define DS3231_HOUR 0x02 //时

#define DS3231_WEEK 0x03 //星期

#define DS3231_DAY 0x04 //日

#define DS3231_MONTH 0x05 //月

#define DS3231_YEAR 0x06 //年

//闹铃1

#define DS3231_SALARM1ECOND 0x07 //秒

#define DS3231_ALARM1MINUTE 0x08 //分

#define DS3231_ALARM1HOUR 0x09 //时

#define DS3231_ALARM1WEEK 0x0A //星期/日

//闹铃2

#define DS3231_ALARM2MINUTE 0x0b //分

#define DS3231_ALARM2HOUR 0x0c //时

#define DS3231_ALARM2WEEK 0x0d //星期/日

#define DS3231_CONTROL 0x0e //控制寄存器

#define DS3231_STATUS 0x0f //状态寄存器

#define BSY 2 //忙

#define OSF 7 //振荡器停止标志

#define DS3231_XTAL 0x10 //晶体老化寄存器

#define DS3231_TEMPERATUREH 0x11 //温度寄存器高字节（8位）

#define DS3231_TEMPERATUREL 0x12 //温度寄存器低字节（高2位）

uchar code dis_code［11］={0xc0，0xf9，0xa4，0xb0， // 0，1，2，3

0x99，0x92，0x82，0xf8，0x80，0x90， 0xff}; // 4，5，6，7，8，9，off

uchar data dis_buf［8］;

uchar data dis_index;

uchar data dis_digit;

uchar BCD2HEX（uchar val） //BCD转换为Byte

{

uchar temp;

temp=val&0x0f;

val》》=4;

val&=0x0f;

val*=10;

temp+=val;

return temp;

}

uchar HEX2BCD（uchar val） //B码转换为BCD码

{

uchar i，j，k;

i=val/10;

j=val;

k=j+（i《《4）;

return k;

}

void delayus（uint us）

{

while （us--）;

}

void Start_I2C（）

{

SDA=1; //发送起始条件的数据信号

delayus（1）;

SCL=1;

delayus（5）; //起始条件建立时间大于4.7us，延时

SDA=0; //发送起始信号

delayus（5）; // 起始条件锁定时间大于4μs

SCL=0; //钳住I2C总线，准备发送或接收数据

delayus（2）;

}

void Stop_I2C（）

{

SDA=0; //发送结束条件的数据信号

delayus（1）; //发送结束条件的时钟信号

SCL=1; //结束条件建立时间大于4us

delayus（5）;

SDA=1; //发送I2C总线结束信号

delayus（4）;

}

void SendByte（uchar c）

{

uchar BitCnt;

for（BitCnt=0;BitCnt《8;BitCnt++） //要传送的数据长度为8位

{

if（（c《《BitCnt）&0x80）

SDA=1; //判断发送位

else

SDA=0;

delayus（1）;

SCL=1; //置时钟线为高，通知被控器开始接收数据位

delayus（5）; //保证时钟高电平周期大于4μs

SCL=0;

}

delayus（2）;

SDA=1; //8位发送完后释放数据线，准备接收应答位

delayus（2）;

SCL=1;

delayus（3）;

if（SDA==1）

ack=0;

else

ack=1; //判断是否接收到应答信号

SCL=0;

delayus（2）;

}

uchar RcvByte（）

{

uchar retc;

uchar BitCnt;

retc=0;

SDA=1; //置数据线为输入方式

for（BitCnt=0;BitCnt《8;BitCnt++）

{

delayus（1）;

SCL=0; //置时钟线为低，准备接收数据位

delayus（5）; //时钟低电平周期大于4.7μs

SCL=1; //置时钟线为高使数据线上数据有效

delayus（3）;

retc=retc《《1;

if（SDA==1）

retc=retc+1; //读数据位，接收的数据位放入retc中

delayus（2）;

}

SCL=0;

delayus（2）;

return（retc）;

}

void Ack_I2C（bit a）

{

if（a==0）

SDA=0; //在此发出应答或非应答信号

else

SDA=1;

delayus（3）;

SCL=1;

delayus（5）; //时钟低电平周期大于4μs

SCL=0; //清时钟线，钳住I2C总线以便继续接收

delayus（2）;

}

uchar write_byte（uchar addr， uchar write_data）

{

Start_I2C（）;

SendByte（DS3231_WriteAddress）;

if （ack == 0）

return 0;

SendByte（addr）;

if （ack == 0）

return 0;

SendByte（write_data）;

if （ack == 0）

return 0;

Stop_I2C（）;

delayus（10）;

return 1;

}

uchar read_current（）

{

uchar read_data;

Start_I2C（）;

SendByte（DS3231_ReadAddress）;

if（ack==0）

return（0）;

read_data = RcvByte（）;

Ack_I2C（1）;

Stop_I2C（）;

return read_data;

}

uchar read_random（uchar random_addr）

{

Start_I2C（）;

SendByte（DS3231_WriteAddress）;

if（ack==0）

return（0）;

SendByte（random_addr）;

if（ack==0）

return（0）;

return（read_current（））;

}

void ModifyTime（uchar yea，uchar mon，uchar da，uchar hou，uchar min，uchar sec）

{

uchar temp=0;

temp=HEX2BCD（yea）;

write_byte（DS3231_YEAR，temp）; //修改年

temp=HEX2BCD（mon）;

write_byte（DS3231_MONTH，temp）; //修改月

temp=HEX2BCD（da）;

write_byte（DS3231_DAY，temp）; //修改日

temp=HEX2BCD（hou）;

write_byte（DS3231_HOUR，temp）; //修改时

temp=HEX2BCD（min）;

write_byte（DS3231_MINUTE，temp）; //修改分

temp=HEX2BCD（sec）;

write_byte（DS3231_SECOND，temp）; //修改秒

}

void TimeDisplay（uchar Dhour，uchar Dmin，uchar Dsec）

{

dis_buf［7］=dis_code［Dhour / 10］; // 时十位

dis_buf［6］=dis_code［Dhour % 10］; // 时个位

dis_buf［4］=dis_code［Dmin / 10］; // 分十位

dis_buf［3］=dis_code［Dmin % 10］; // 分个位

dis_buf［1］=dis_code［Dsec / 10］; // 秒十位

dis_buf［0］=dis_code［Dsec % 10］; // 秒个位

dis_buf［2］=0xbf; // 显示“-”

dis_buf［5］=0xbf;

}

void DateDisplay（uchar Dyear，uchar Dmonth，uchar Dday）

{

dis_buf［7］=dis_code［Dyear / 10］; // 年十位

dis_buf［6］=dis_code［Dyear % 10］; // 年个位

dis_buf［4］=dis_code［Dmonth / 10］; // 月十位

dis_buf［3］=dis_code［Dmonth % 10］; // 月个位

dis_buf［1］=dis_code［Dday / 10］; // 天十位

dis_buf［0］=dis_code［Dday % 10］; // 天个位

dis_buf［2］=0xbf; // 显示“-”

dis_buf［5］=0xbf;

}

void get_show_time（void）

{

uchar Htemp1，Htemp2，Mtemp1，Mtemp2，Stemp1，Stemp2;

Htemp1=read_random（DS3231_HOUR）; //时 24小时制

Htemp1&=0x3f;

Htemp2=BCD2HEX（Htemp1）;

Mtemp1=read_random（DS3231_MINUTE）; //分

Mtemp2=BCD2HEX（Mtemp1）;

Stemp1=read_random（DS3231_SECOND）; //秒

Stemp2=BCD2HEX（Stemp1）;

TimeDisplay（Htemp2，Mtemp2，Stemp2）;

}

void get_show_date（void）

{

uchar Ytemp1，Ytemp2，Mtemp1，Mtemp2，Dtemp1，Dtemp2;

Ytemp1=read_random（DS3231_YEAR）; //年

Ytemp2=BCD2HEX（Ytemp1）;

Mtemp1=read_random（DS3231_MONTH）; //月

Mtemp2=BCD2HEX（Mtemp1）;

Dtemp1=read_random（DS3231_DAY）; //日

Dtemp2=BCD2HEX（Dtemp1）;

DateDisplay（Ytemp2，Mtemp2，Dtemp2）;

}

void get_show_Temperature（void）

{

uchar Ttemp1，Ttemp2，Ttemp3，Ttemp4;

Ttemp1=read_random（DS3231_TEMPERATUREH）; //温度 高字节

Ttemp2=BCD2HEX（Ttemp1）;

Ttemp3=read_random（DS3231_TEMPERATUREL）; //温度低字节

Ttemp4=BCD2HEX（Ttemp3）;

DateDisplay（0，Ttemp2，Ttemp4）;

}

void timer0（） interrupt 1

{

TH0=0xFC;

TL0=0x17;

P2=0xff; // 先关闭所有数码管

P0=dis_buf［dis_index］; // 显示代码传送到P0口

P2=dis_digit;

if （dis_digit & 0x80）

dis_digit=（dis_digit 《《 1） | 0x1;

else

dis_digit=（dis_digit 《《 1）;

dis_index++;

dis_index&=0x07; // 8个数码管全部扫描完一遍之后，再回到第一个开始下一次扫描

}

void main（）

{

uint ii = 0;

RESET=0x1; //DS3231复位操作，正常操作下不需要每次都复位

delayus（5000）;

led0=0;

led1=0;

led2=0;

led3=0;

led4=0;

P0=0xff;

P2=0xff;

dis_digit=0xfe;

dis_index=0;

TimeDisplay（12， 5， 18）;

TMOD=0x11; // 定时器0， 1工作模式1， 16位定时方式

TH0=0xFC;

TL0=0x17;

TCON=0x01;

IE=0x82; // 使能timer0，1 中断

TR0=1;

if （write_byte（DS3231_CONTROL， 0x1C） == 0）

led0=1;

if （write_byte（DS3231_STATUS， 0x00） == 0）

led1=1;

ModifyTime（10，6，13，15，30，00）; //初始化时钟，2010/6/13，15/30/00

//小时采用24小时制

while（1）

{

//get_show_date（）; //显示日期

//get_show_Temperature（）; //显示温度

get_show_time（）; //显示时间

delayus（50000）;

}

}

DS3231芯片主要功能测试实现的介绍

DS3231电路的测试板是根据其典型应用电路原理图进行设计的，其工作信息通过测试板与测试机进行交互，达到对内部寄存器访问、端口输出信息检测的目的。

下图所示是DS3231的典型应用原理图：

根据以上原理图，测试板的原理示意图如下：

在测试板上的外围器件要求以及端口处理要求如下：

VCC：主电源的引脚，需要使用0.1uF至1.0uF电容进行去耦。当在3.3V电源电压条件下测试时用DPS2供电，DPS1断开；当在5.5V电源电压条件下进行测试时用DPS1；

32KHz：此漏极开路输出引脚要求接上拉电阻，使能状态下，输出可工作在任意电源下。在测试板上同时引到了测试机通道，上拉电阻选择1K；

INT/SQW：低电平有效中断或方波输出，该漏极开路输出引脚需要接上拉电阻，此管脚上拉接10K电阻；

VBAT：备用电源输入，需要使用0.1uF至1.0uF电容进行去耦，当此电源不用时，通过测试机内部继电器切断此电源；

SDA：上拉电阻选择1K电阻。

基本计时功能以及备用电池供电计时功能的测试实现

DS3231运行于12小时或者24小时模式，小时寄存器的第六位定义为12小时或者24小时的选择位，该位为高时，选择12小时模式，在12小时模式下，第五为为AM/PM指示位，逻辑高时为PM。

计时的功能是对内部的寄存器的时间信息进行测试，包括秒、分、时、星期、日期、月、年，对这种全面时间信息的测试，通常要选取一个覆盖信息全的时间，我们的测试实现是通过I2C向时间寄存器中写入数据2012年12月31日星期一23点59分59秒，在经过1s的时间后，读取内部寄存器的信息，应该为2013年01月01日星期二00点00分00秒，在J750Ex测试机上通过对比测试向量，判断功能的正确与否。

该电路的备用电源输入管脚VBAT，能够为器件提供备用电，当断掉主电源供电后由备用电池供电，电路的实时时钟功能不受影响，继续正常工作。按照条件DPS2加电3.3V，DPS1断开，DPS3加电3V施加测试电源电压，向时间寄存器00h写入数据50h，按照DPS2断开，DPS1断开，DPS3加电3V的条件施加电源电压，供电等待1s，1s后按照最初的电压条件供电，读取内部寄存器地址00h的数据，若读取数据为51h，则在VCC断开的条件下，VBAT可以继续供电使芯片持续工作。

日历闹钟功能的测试实现

当RTC寄存器值与闹钟寄存器的设定值相匹配时，相应的闹钟标志位A1F或A2F置为逻辑1，如果相应的闹钟中断使能位A1IE或A2IE也置为逻辑1，并且INTCH位置为逻辑1，闹钟条件将会触发INT/SQW信号，RTC在时间和日期寄存器每秒更新时都会检测匹配情况。

通过测试向量打开日历闹钟功能并设置响应时间，如果时间到达设定的闹钟响应时刻，会将闹钟标志位自动置位，可以通过I2C接口访问该标志位。通过对比标志位是否与向量一致。

数字传感器输出精度的测试实现

温度寄存器地址为11h和12h，DS3231需要读取的3个温度点为25℃、85℃、-40℃，测试时的温度是热流罩提供准确恒定的温度环境，通过I2C读取寄存器地址11h和12h中各3个温度点的数据。数字温度传感器输出的精度为±3℃，验证在相对恒温的热流罩温度环境中，读取值与测试向量是否相符。