【藍橋杯單片機12】實時時鍾DS1302的基本操作

【藍橋杯單片機12】實時時鍾DS1302的基本操作

www.xmf393.com / 廣東職業技術學院 歐浩源

      實時時鍾DS1302幾乎是藍橋杯“單片機設計與開發”每年必考的內容，雖然在競賽現場有提供一個底層讀寫寄存器的庫文件，但是作為備賽階段，你應該搞清楚底層讀寫時序的代碼實現。你會使用庫文件開發，不一定會自己寫底層；你會自己寫驅動，就一定會使用庫文件開發。你使用庫文件開發的過程中碰到問題，或者需要調整時序的時候，如果沒有過硬的功夫，那只能懵逼了。

1、什么是DS1302?
      DS1302是美國DALLAS公司推出的高性能、低功耗的實時時鍾，附加31字節的靜態RAM，采用SP三線接口與MCU進行同步通信，並可采用突發方式一次傳送多個字節的時鍾參數和RAM數據。實時時鍾可提供秒、分、時、日、星期、月和年，一個月小於31天時可以自動調整，並具有潤年補償功能。
      簡單來說，DS1302可以理解為一個電子手表，里面帶有一個31字節的內存。當然，基本的使用方法和我們平時使用電子手表差不多，你可以設定時間，也可以讀取時間，只不過這些工作是通過SPI接口有MCU去完成而已。
      在DS1302中有兩塊存儲器：日歷時鍾寄存器和今天RAM存儲器。前者用於記錄實時時間，后者用於記錄其他數據。對於基本計時應用，重點關注的是日歷時鍾寄存器。設定時間參數就是往這些寄存器寫入內容，讀取實時時間也是從這些寄存器讀出數據。

2、日歷時鍾寄存器
      DS1302有關日歷和時鍾的寄存器有12個，我們最常用的有7個。

      什么是BCD碼？
      就是用十六進制來表示十進制。什么意思？怎么理解？
      例如，十六進制數0x13的值為整數19，但BCD碼表示的是整數13。

3、控制字的格式
      DS1302將地址和讀寫控制放到一個字節里面，形成一個控制字，格式如下：

      通過上面的控制字格式，大家就可以明白為什么DS1302讀寄存器和寫寄存器的地址是不一樣的了，因為這個地址包含了讀寫控制位。為了方便程序設計，我們把讀寄存器地址、寫寄存器地址和日歷時鍾寄存器方面用三個數組定義。

4、接口時序的實現
      DS1302的基本操作實際上非常簡單，只有兩個操作：其一是設定時間參數，其二是讀取實時時間。不管是那個操作，MCU都要通過SPI接口進行數據交互，而SPI接口有其規定的時序，這個必須參考數據手冊。
      控制字總是從最低位開始輸出。在控制字指令輸入后的下一個SCLK時鍾信號的上升沿，數據被寫入DS1302，數據的輸入從最低位開始；在控制字指令輸入后的下一個SCLK時鍾信號的下降沿，數據從DS1302讀出，數據的讀出也是從最低位到最高位。
<1> 單字節寫的時序

      底層驅動代碼實現可參考如下：

void DS1302_WriteByte(unsigned char addr, unsigned char dat)
{
        unsigned char n;
        RST = 0;
        _nop_();
        SCLK = 0;
        _nop_();
        RST = 1;
        _nop_();        

        for (n=0; n<8; n++)         //發送要寫入數據的內存地址
        {
                DSIO = addr & 0x01;
                addr >>= 1;
                SCLK = 1;
                _nop_();
                SCLK = 0;
                _nop_();
        }
        for (n=0; n<8; n++)         //將指定內容寫入該地址的內存
        {
                DSIO = dat & 0x01;
                dat >>= 1;
                SCLK = 1;
                _nop_();
                SCLK = 0;
                _nop_();
        }                 
        RST = 0;
        _nop_();
}

 

<2> 單字節讀的時序

      底層驅動代碼實現可參考如下：

unsigned char DS1302_ReadByte(unsigned char addr)
{
        unsigned char n,dat,tmp;
        RST = 0;
        _nop_();
        SCLK = 0;
        _nop_();
        RST = 1;
        _nop_();

        for(n=0; n<8; n++)         //發送要讀出數據的內存地址
        {
                DSIO = addr & 0x01;
                addr >>= 1;
                SCLK = 1;
                _nop_();
                SCLK = 0;
                _nop_();
        }
        
        for(n=0; n<8; n++)         //讀出該地址內存的數據
        {
                tmp = DSIO;
                dat = (dat>>1) | (tmp<<7);
                SCLK = 1;
                _nop_();
                SCLK = 0;
                _nop_();
        }

        RST = 0;
        _nop_();
        SCLK = 1;
        _nop_();
        DSIO = 0;
        _nop_();
        DSIO = 1;
        _nop_();
        return dat;        
}

      有了上面兩個底層的SPI接口數據讀寫代碼，那么DS1302的基本操作就很容易實現了。

5、單元實訓題目

6、實現源碼參考

#include "reg52.h"  
#include "intrins.h"

sbit HC138_A = P2^5;        
sbit HC138_B = P2^6;        
sbit HC138_C = P2^7;        

sbit SCLK = P1^7; 
sbit RST =         P1^3; 
sbit DSIO = P2^3;
unsigned char code READ_RTC_ADDR[7] = {0x81, 0x83, 0x85, 0x87, 0x89, 0x8b, 0x8d};
unsigned char code WRITE_RTC_ADDR[7] = {0x80, 0x82, 0x84, 0x86, 0x88, 0x8a, 0x8c};
unsigned char TIME[7] = {0x30, 0x50, 0x23, 0x17, 0x02, 0x06, 0x18};

unsigned char code SMG_NoDot[18] = 
    {0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,
     0x80,0x90,0x88,0x80,0xc6,0xc0,0x86,0x8e,
     0xbf,0x7f};

void DelaySMG(unsigned int time)
{
        while(time--);
}

void Init74HC138(unsigned char n)
{
        switch(n)
        {
                case 4:
                        HC138_A = 0;
                        HC138_B = 0;
                        HC138_C = 1;
                        break;
                case 5:
                        HC138_A = 1;
                        HC138_B = 0;
                        HC138_C = 1;
                        break;
                case 6:
                        HC138_A = 0;
                        HC138_B = 1;
                        HC138_C = 1;
                        break;
                case 7:
                        HC138_A = 1;
                        HC138_B = 1;
                        HC138_C = 1;
                        break;
                case 8:
                        HC138_A = 0;
                        HC138_B = 0;
                        HC138_C = 0;
                        break;
        }
}

void DispaySMG_Bit(unsigned char value, unsigned char pos)
{
        Init74HC138(6);
        P0 = (0x01 << pos);
        Init74HC138(7);
        P0 = value;
}

void DS1302_WriteByte(unsigned char addr, unsigned char dat)
{
        unsigned char n;
        RST = 0;
        _nop_();
        SCLK = 0;
        _nop_();
        RST = 1;
        _nop_();        

        for (n=0; n<8; n++)
        {
                DSIO = addr & 0x01;
                addr >>= 1;
                SCLK = 1;
                _nop_();
                SCLK = 0;
                _nop_();
        }
        for (n=0; n<8; n++)
        {
                DSIO = dat & 0x01;
                dat >>= 1;
                SCLK = 1;
                _nop_();
                SCLK = 0;
                _nop_();
        }                 
        RST = 0;
        _nop_();
}

unsigned char DS1302_ReadByte(unsigned char addr)
{
        unsigned char n,dat,tmp;
        RST = 0;
        _nop_();
        SCLK = 0;
        _nop_();
        RST = 1;
        _nop_();

        for(n=0; n<8; n++)
        {
                DSIO = addr & 0x01;
                addr >>= 1;
                SCLK = 1;
                _nop_();
                SCLK = 0;
                _nop_();
        }
        
        for(n=0; n<8; n++)
        {
                tmp = DSIO;
                dat = (dat>>1) | (tmp<<7);
                SCLK = 1;
                _nop_();
                SCLK = 0;
                _nop_();
        }

        RST = 0;
        _nop_();
        SCLK = 1;
        _nop_();
        DSIO = 0;
        _nop_();
        DSIO = 1;
        _nop_();
        return dat;        
}

void DS1302_Config()
{
        unsigned char n;
        DS1302_WriteByte(0x8E,0x00); 
        for (n=0; n<7; n++) 
        {
                DS1302_WriteByte(WRITE_RTC_ADDR[n],TIME[n]);        
        }
        DS1302_WriteByte(0x8E,0x80); 
}

void DS1302_ReadTime()
{
        unsigned char n;
        for (n=0; n<7; n++) 
        {
                TIME[n] = DS1302_ReadByte(READ_RTC_ADDR[n]);
        }                
}

void XMF_ShowRealTime()
{

        DispaySMG_Bit(SMG_NoDot[TIME[2]/16],0);        
        DelaySMG(500);
        DispaySMG_Bit(0xff,0);                        
        DispaySMG_Bit(SMG_NoDot[TIME[2]&0x0f],1);
        DelaySMG(500);
        DispaySMG_Bit(0xff,1);
        DispaySMG_Bit(SMG_NoDot[16],2);
        DelaySMG(500);
        DispaySMG_Bit(0xff,2);

        DispaySMG_Bit(SMG_NoDot[TIME[1]/16],3);
        DelaySMG(500);
        DispaySMG_Bit(0xff,3);
        DispaySMG_Bit(SMG_NoDot[TIME[1]&0x0f],4);
        DelaySMG(500);
        DispaySMG_Bit(0xff,4);
        DispaySMG_Bit(SMG_NoDot[16],5);
        DelaySMG(500);
        DispaySMG_Bit(0xff,5);

        DispaySMG_Bit(SMG_NoDot[TIME[0]/16],6);
        DelaySMG(500);
        DispaySMG_Bit(0xff,6);
        DispaySMG_Bit(SMG_NoDot[TIME[0]&0x0f],7);
        DelaySMG(500);
        DispaySMG_Bit(0xff,7);
}

main()
{
        DS1302_Config();
        while(1)
        {
                DS1302_ReadTime();
                XMF_ShowRealTime();
        }
}