二十、DS1302

之前用单片机定时器就能计时，为啥还要一个时钟芯片呢？

单片机定时器时钟的缺点：

1.精度低

2.不能掉电继续运行（这个是比较重要的原因）

而DS1302时钟芯片有个备用电池，当单片机断电的时候，这个时钟芯片就启用它的备用电池，让其在单片机不工作时候继续走时，下次单片机再接上电的时候，就是当下时间

1.介绍

2.引脚定义和应用电路

DIP是直插分装，引脚是立起来的，可以直接插在pcb开发板上的

SO是贴片分装，它就不是通孔插在电路板上的而是贴在电路板表面上，像开发板上的芯片就是贴片分装

实际上他们内部的芯片/集成电路是一模一样的，包括引脚定义都是一样的，只不过一种是大分装一种是小分装贴片的

右边就是它怎么接怎么装的，总共分为三部分：

1.首先是电源部分：VCC2是主电源，接在开发板的电源上，VCC1是备用电池，正极接在备用电池上，负极接到GND，上面介绍说具有涓细电流充电能力，这个备用电池在VCC2有电的时候可以对备用电池进行充电，但是具有涓细电流能力在断电之后应该也能用很长时间，不充电也行（具体情况自己百度）

2.计数脉冲：晶振是为我们实时时钟系统提供一个稳定的计数脉冲。X1，X2就是提供一个32.768KHz的晶振，晶振产生的时钟频率精度特别高，产生的叫石英晶体震荡器，稳定性也高

3.通信引脚：CE，IO，SCLK，利用这三个引脚，单片机就可以把芯片内部的时钟给读出来

3.内部结构框图

X1，X2就是晶振，输出的实时时钟就放在RAM中

4.寄存器定义

RTC:

第一个是秒寄存器，第二个是装分钟的，嗲是那个是装小时的，第四个装日期，第五给装月份，第六个装周几（1-7），第七个装年份

WP是Write Protect，写保护，也是一个使能的标志，当置1的时候，写入就是无效的，但是这时还是可以读数的

TCS时用来存储涓流充电的，如果不需要的话这个寄存器也不需要配置

要完成的任务：在哪儿 写入/读出 什么数据

图中展示了地址/命令字, 就是展示在哪儿&读入/写出

第七位：如果是0，表示禁止对DS1302写入

第六位：给1操作RAM，给0操作CT（时钟）

第五位-第一位：就是地址，要是要操作秒寄存器，上面那个图中，秒寄存器是00000

最后一位是读写判断读写的操作，上面一个杠代表低电平使能，WR是write和read，所以当给低电平的时候，是写的操作，反之即是读

5.时序定义

SINGLE-BYTE READ单字节读， SINGLE-BYTE READ单字节写

CE是一个操作使能，不论是在读的操作中还是在写的操作中，全过程都是高电频，结束之后再置0，相当于一个开关

SCLK就是给一个固定的时钟，IO就是数据

那么数据到底是怎么被一位一位被移进去的？

有规定：在时钟的上升沿（就是SCLK从0–>1的时候），IO口上的数据将被写入，在时钟的下降沿（就是SCLK从1–>0的时候），DS1302就会把数据输出

简而言之，就是在时钟的上升沿，我要写入数据；在时钟的下降沿，时钟芯片向我写出数据（我读数据的过程）。

工作流程：当R/W这一位标志的读的时候，那么接收到这个命令之后，讲输出数据，当R/W这一位标志的写的时候，那么这个之后讲一直写下去，写完这个字节之后讲继续写下去，在整个过程中，只有R/W…1是DS1302操控的，其他的都是由单片机操控

单字节写的具体操作步骤：

1.把CE置高电频，即先把开关打开

2.设置R/W，从上上个图可以看出来RW是最低位，但是为啥先发最低位，这是规定，时序芯片就是这样设计的，所以这边设置1还是0 设置在我们的IO口上

3.SCLK给一个上升沿，那么命令字节的第一位就会被写入单片机

4.把时钟再置回0，然后把这个第二位放在线上，然后再置上升沿，这样A0也就会被写入

5.以此类推，直到循环8次，命令字节就会被写入，这时一个字节的写入已经完成

6.要想继续写，因为之前RW置的是R，所以继续写就可以了

7.直到数据写完，CE置0

单字节读的具体操作步骤：

1.把CE置高电频，即先把开关打开

2.设置R/W

3.SCLK给一个上升沿，那么命令字节的第一位就会被写入单片机

4.把时钟再置回0，然后把这个第二位放在线上，然后再置上升沿，这样A0也就会被写入

5.以此类推，直到循环8次，命令字节就会被写入，这时一个字节的写入已经完成

（前5步都是一样的，后面读的过程不一样）

6.下面就要读取数据，这个时候IO口就要置空，然后SCLK每一个下降沿，IO口就收到一个数据

7.读8个数据之hi，SCLK就置0了

8.操作完成，CE也置0

写入和读出的数据跟上面的寄存器（RTC）完全对应。

6.代码部分

(1)初步实现显示DS1302的代码

DS1302.c

#include <REGX52.H>

sbit DS1302_SCLK = P3^6;
sbit DS1302_CE = P3^5;
sbit DS1302_IO = P3^4;

void DS1302_Init(){
	DS1302_CE=0;
	DS1302_SCLK=0;
}

void DS1302_WriteByte(unsigned char Command, Data){
	unsigned char i;
	DS1302_CE=1;
	
	for(i = 0; i < 8; i++){
		DS1302_IO = Command&(0x01<<i);//取出它的第0位
		//DS1302_IO也是遵循非零即一
		DS1302_SCLK=1;
		//这边看一下它的使用手册，里面有它需要的最大时间间隔和最小~
		//因为我们的单片机传输比较慢，所以这里可以不加延迟，不然的话，这边刚置1就置0，会不太稳定？
		DS1302_SCLK=0;
	}
	
	for(i = 0; i < 8; i++){
		DS1302_IO = Data&(0x01<<i);//取出它的第0位
		//DS1302_IO也是遵循非零即一
		DS1302_SCLK=1;
		//这边看一下它的使用手册，里面有它需要的最大时间间隔和最小~
		//因为我们的单片机传输比较慢，所以这里可以不加延迟，不然的话，这边刚置1就置0，会不太稳定？
		DS1302_SCLK=0;
	}
	
	DS1302_CE=0;
}

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);//取出它的第0位
		DS1302_SCLK=0;
		//这边的顺序要颠倒一下，因为之前一上一下算一个脉冲，然后循环八次
		//这里是要读数据，最后一个下降沿下来的时候，data数据已经接收到了，所以一个低一个高算一个脉冲（循环）,这样才能在第一个下降沿之前结束第一个Byte的接收工作
		DS1302_SCLK=1;
	}
	for(i=0;i<8;i++){
		DS1302_SCLK=1;//这边重复置1，对脉冲其实没啥影响，但是这样就可以去掉一个脉冲
		//从图中可以看出读数据的脉冲比写数据的脉冲少一个
		DS1302_SCLK=0;
		if(DS1302_IO){
		Data = Data|(0x01<<i);
		}
	}
	DS1302_CE=0;
	return Data;
}

DS1302.h

#ifndef __DS1302_H_
#define __DS1302_H_
	void DS1302_Init();
	void DS1302_WriteByte(unsigned char Command, Data);
	unsigned char DS1302_ReadByte(unsigned char Command);
#endif

main.c

#include <REGX52.H>
#include "LCD1602.h"
#include "DS1302.h"
#include "Delay.h"

void main(){
	unsigned char Second;
	LCD_Init();
	DS1302_Init();
	LCD_ShowString(1,1,"RTC");
	DS1302_WriteByte(0x8E,0x00);
	//在写寄存器之前必须先将写保护位清零，因此要加上这句，后面才不会出现错误数字
	DS1302_WriteByte(0x80,0x03);
	Second=DS1302_ReadByte(0x81);
	LCD_ShowNum(2,1,Second,3);
	while(1){
		
	}
}

发现问题：

#include <REGX52.H>
#include "LCD1602.h"
#include "DS1302.h"
#include "Delay.h"

void main(){
	unsigned char Second;
	LCD_Init();
	DS1302_Init();
	LCD_ShowString(1,1,"RTC");
	DS1302_WriteByte(0x8E,0x00);
	//在写寄存器之前必须先将写保护位清零，因此要加上这句，后面才不会出现错误数字
	DS1302_WriteByte(0x80,0x03);

	while(1){
     DS1302_WriteByte(0x8E,0x00);
		//在每次读数据之前都要将保护位清零，不然每次都会在显示完数据结束之后显示一个255
		Second=DS1302_ReadByte(0x81);
		LCD_ShowNum(2,1,Second,3);
	//Delay(50);
	}
}

当把读数据放到while(1)里面的时候，显示就会有错误，甚至加上Delay也不管用

补充：BCD码

高四位表示十进制的十位，低四位表示十进制的个位

看寄存器定义也是

低四位写的是秒，BIT6-BIT4写的是10秒

BIT7是时钟暂停的意思，如果这一位设置为1，那么读秒就暂停了，如果给0，那么时钟始终是运行的

下面的分钟和小时也是同理，高四位是十进制

小时那里有个12小时/24小时模式选择，当设置为0时，是24H模式

改进后main.c

#include <REGX52.H>
#include "LCD1602.h"
#include "DS1302.h"
#include "Delay.h"

void main(){
	unsigned char Second;
	LCD_Init();
	DS1302_Init();
	LCD_ShowString(1,1,"RTC");
	DS1302_WriteByte(0x8E,0x00);
	//在写寄存器之前必须先将写保护位清零，因此要加上这句，后面才不会出现错误数字
	DS1302_WriteByte(0x80,0x03);
	
	while(1){
        DS1302_WriteByte(0x8E,0x00);
		//在每次读数据之前都要将保护位清零，不然每次都会在显示完数据结束之后显示一个255
		Second=DS1302_ReadByte(0x81);
		//LCD_ShowHexNum(2,1,Second,3);
        LCD_ShowNum(2,1,Second/16*10+Second%16,3)
		Delay(1000);
	}
}

(2)实现显示时钟的代码

改进地方：

1.首先：BCD码的相互转换

2.其次：日期数据的设置和读取

3.给RTC中的每个位置给予定义

4.加注释

DS1302.c

#include <REGX52.H>

//首先给每一个寄存器位置重新命名
sbit DS1302_SCLK = P3^6;
sbit DS1302_CE = P3^5;
sbit DS1302_IO = P3^4;

//给RTC中每个位置给予定义，这样就不用每次要记住位置赋值了
#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

//每次设置时间Second，Minute的话都比较麻烦，所以设置一个设置时间的数组
unsigned char DS1302_Time[]={19,11,16,12,59,55,6};

void DS1302_Init(){
	DS1302_CE=0;
	DS1302_SCLK=0;
	DS1302_IO=0;
}

//写入的最低位WR肯定是0
void DS1302_WriteByte(unsigned char Command, Data){
	unsigned char i;
	DS1302_CE=1;//把开关打开
	
    //这边在执行的就是写数据的前半段，读取命令Command过程
	for(i = 0; i < 8; i++){
		DS1302_IO = Command&(0x01<<i);//取出它的第0位
		//DS1302_IO也是遵循非零即一
		DS1302_SCLK=1;
		//这边看一下它的使用手册，里面有它需要的最大时间间隔和最小~
		//因为我们的单片机传输比较慢，所以这里可以不加延迟，不然的话，这边刚置1就置0，会不太稳定？
		DS1302_SCLK=0;
	}
	
    //下面就要开始读入数据，执行写数据的后半段，并且可以一直写下去
	for(i = 0; i < 8; i++){
		DS1302_IO = Data&(0x01<<i);//取出它的第0位
		//DS1302_IO也是遵循非零即一
		DS1302_SCLK=1;
		//这边看一下它的使用手册，里面有它需要的最大时间间隔和最小~
		//因为我们的单片机传输比较慢，所以这里可以不加延迟，不然的话，这边刚置1就置0，会不太稳定？
		DS1302_SCLK=0;
	}
	
	DS1302_CE=0;//把开关关闭
}

//读出的最低位WR肯定是1
unsigned char DS1302_ReadByte(unsigned char Command){
	unsigned char i, Data=0x00;
	Command |= 0x01;//用一个|=，就避免了读写使用两个参数，而只用一个变量就能够表示读和写两种命令
	DS1302_CE=1;//把开关打开
    
    //执行读数据的前半段（读取命令Command的过程），因为读数据的脉冲比写数据的脉冲要少一个，写数据是16个脉冲，读数据是15个脉冲，所以对于哪儿到哪儿是一个周期要调整一下
	for(i = 0; i < 8; i++){
		DS1302_IO = Command&(0x01<<i);//取出它的第0位
		DS1302_SCLK=0;
		//这边的顺序要颠倒一下，因为之前一上一下算一个脉冲，然后循环八次
		//这里是要读数据，最后一个下降沿下来的时候，data数据已经接收到了，所以一个低一个高算一个脉冲（循环）,这样才能在第一个下降沿之前结束第一个Byte的接收工作
		DS1302_SCLK=1;
	}
    
    //之后就开始读数据，执行读数据后半段部分
	for(i=0;i<8;i++){
		DS1302_SCLK=1;//这边重复置1，对脉冲其实没啥影响，但是这样就可以去掉一个脉冲
		//从图中可以看出读数据的脉冲比写数据的脉冲少一个
		DS1302_SCLK=0;
		if(DS1302_IO){
		Data = Data|(0x01<<i);
		}
	}
	DS1302_CE=0;
	DS1302_IO=0;
	return Data;
}

//将DS1302_Time数据写入到寄存器的时钟数据位置，同时要注意十进制和BCD码的转换
void DS1302_SetTime(){
	DS1302_WriteByte(DS1302_WP,0x00);
	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);
	
}

//将寄存器中的时钟数据读取到DS1302_Time数组中，同时要注意十进制和BCD码的转换
void DS1302_ReadTime(){
	unsigned char Temp;
	Temp = DS1302_ReadByte(DS1302_YEAR);
	DS1302_Time[0] = Temp/16*10+Temp%16;
	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;
 
}

DS1302.h

#ifndef __DS1302_H_
#define __DS1302_H_
//这边数组也要声明一下，并且一定要加extern
	extern unsigned char DS1302_Time[];
	//事实上，函数前面默认也有extern，只不过没有显示而已
	void DS1302_Init();
	void DS1302_WriteByte(unsigned char Command, Data);
	unsigned char DS1302_ReadByte(unsigned char Command);
	void DS1302_SetTime();
	void DS1302_ReadTime();
		
#endif

main.c

#include <REGX52.H>
#include "LCD1602.h"
#include "DS1302.h"
#include "Delay.h"

void main(){
	LCD_Init();
	DS1302_Init();
	DS1302_SetTime();
	
	while(1){
    //DS1302_WriteByte(0x8e,0x00);
		//在每次读数据之前都要将保护位清零，不然每次都会在显示完数据结束之后显示一个255
		DS1302_ReadTime();
		
		LCD_ShowNum(1,1,DS1302_Time[0],2);
		LCD_ShowNum(1,4,DS1302_Time[1],2);
		LCD_ShowNum(1,7,DS1302_Time[2],2);
		LCD_ShowNum(2,1,DS1302_Time[3],2);
		LCD_ShowNum(2,4,DS1302_Time[4],2);
		LCD_ShowNum(2,7,DS1302_Time[5],2);
	}
}

//问题：偶数个位置显示65，并且时钟也是在走着的，就很奇怪，如果不加上DS1302_WriteByte(0x8E,0x00);这句，数字直接就叠在一起了
//============下面是弹幕提供的解决方案============
//显示乱码可以尝试把74HC595的OE和VCC短接
//有没有关闭写保护
//命令位最低为给1
//有没有把DS1302_IO清零
//秒显示一个固定值的，把写保护wp关掉
//也可能是接触不良，电池没电，始终模块线断了
//还是要解决之前的问题，为啥显示一下就要显示255/OFF(应该就是这个问题)
//============================================

发现（显示异常）问题：

偶数个位显示65，就比如显示屏上第一行显示的是19 65 16，第二行显示的是65 59 65，而且它时钟是在跑的，因为59分过了5秒后就变成00了，弹幕中的解答没有解决问题，去到网上搜

发现有同样问题，我的也是隔一个跳出0xff或者255

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-GazDBBFD-1684927363637)(51单片机学习.assets/image-20230524105547350.png)]

ds1302读取数据时，时常读取到0xff-CSDN社区

这个解决了问题，问题在于数字线拉低，告诉器件，释放总线

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-rMkGwRSx-1684927363637)(51单片机学习.assets/image-20230524105334916.png)]

所以只需要在DS1302_ReadByte函数最后加上将IO口清零即可，即加上DS1302_IO=0;

而且，加上这句之后，main.c循环中也不需要加保护位清零的那行代码了(DS1302_WriteByte(0x8e,0x00)😉

(3)实现独立按键控制DS1302可调时钟的代码

#include <REGX52.H>
#include "LCD1602.h"
#include "DS1302.h"
#include "Delay.h"

unsigned char KeyNum;
void main(){
	LCD_Init();
	DS1302_Init();
	DS1302_SetTime();
	
	KeyNum = Key();
	LCD_ShowNum(2,10,KeyNum,2);
	while(1){
    //DS1302_WriteByte(0x8e,0x00);
		//在每次读数据之前都要将保护位清零，不然每次都会在显示完数据结束之后显示一个255
		DS1302_ReadTime();
		
		LCD_ShowNum(1,1,DS1302_Time[0],2);
		LCD_ShowNum(1,4,DS1302_Time[1],2);
		LCD_ShowNum(1,7,DS1302_Time[2],2);
		LCD_ShowNum(2,1,DS1302_Time[3],2);
		LCD_ShowNum(2,4,DS1302_Time[4],2);
		LCD_ShowNum(2,7,DS1302_Time[5],2);
	}
}

这个板子不知道啥原因，四个独立按键识别不了
当KeyNum = Key();LCD_ShowNum(2,10,KeyNum,2);这两句放在while外面的时候，相应位置就是00，按独立按键没有反应，所以不能识别到独立按键，时钟正常走
当这两句放在while里面的时候，一按独立按键，时钟就复位？？？这是什么原因？？