51单片机——DS1302时钟
2023-04-18 16:43:53 时间
目录
1.前言
之前我们已经使用了定时器做过了简易的时钟了，为什么还要用DS1302制作时钟呢？
定时器计时的缺点：
1.精度没有时钟芯片高
2.它会占用单片机cpu时间
3.单片机的定时器时钟不能掉电后继续运行；
DS1302时钟芯片带有备用电池，如果掉电，它的内部逻辑判断就会自动把电源切换到备用电池；
由于开发板上vcc1没有接备用电源，掉电继续走时的现象就看不到了
1.1 实验现象
第一行显示年— 月— 日 第二行显示时：分：秒
2. DS1302的介绍
DS1302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
RTC(Real Time Clock)：实时时钟，是一种集成电路，通常称为时钟芯片
2.1 DS1302的引脚定义以及应用电路
2.2 DS1302内部结构
x1，x2 接外部晶振，通过内部电路输出1HZ标准计时频率；
右下角:内部寄存器，内部时间存在这里；
CE:芯片使能 这里的CE相当于一个中介开关，CE高电平有效。
输入移位寄存器与74HC595差不多，进行串行数据的交互的；
2.21 DS1302内部特殊寄存器
内部不止这些寄存器还有一些通用寄存器 ，这些特殊寄存器是与时钟有关的
寄存器都有一个地址，每个地址下就是一个数据，数据是一个字节一个字节存储的；
wp：写保护，置高电平，写入的操作是无效的，但可以读取数据；
TCS TCS...涓细电流充电的，开发板没有这个寄存器就不用配置了；
80H，81H是命令字，也代表了它的地址；
完成时钟显示的基本流程：
在哪里 写入 什么
在哪里 读出 什么
命令字任务：
在哪里 写入
在哪里 读出
2.22 时序
单字节写为16个脉冲，单字节读为15个脉冲，编写代码时需注意；单字节读：写完指令后，单片机释放对I/O口的控制，把I/O口控制权交给DS1302;我们只要写完指令后重复置高电平就可以过滤掉一个脉冲了；
单字节写：
首先把CE置高电平，开始写，第二步命令字发两个字节，第一个:命令字；第二个字节数据
命令字：第一位先发R/(--W)设置到I/O口上 别问为什么，问就是内部芯片就是这样设计的。
上升沿数据写入；依次循环，直到最高位被写入；
CE置高电平后，第一个写入的就是命令字（告诉它在哪里读，还是在哪里写）操作完成后CE置低电平
单字节读：
写入完成命令字后，下降沿把I/O口线释放掉，就不再操作I/O口了，就开始读出数据
每一个下降沿来一个数据，把数据一个一个读出来；注意单字节读D1到D7是不用操作I/O口的；
2.3 BCD码
内部寄存器数据不是以正常二进制进行存储的，而是以BCD码进行存储的（方便译码）
BCD码（Binary Coded Decimal），用4位二进制数来表示1位十进制数
例：0001 0011表示13，1000 0101表示85，0001 1010不合法
在十六进制中的体现：0x13表示13，0x85表示85，0x1A不合法
BCD码转十进制：DEC=BCD/16*10+BCD%16; （2位BCD）
十进制转BCD码：BCD=DEC/10*16+DEC%10; （2位BCD）
注：这个方法只能转化2位BCD，所以下面代码中显示年份2022的只显示为22年
3.源码
3.1 main.c
#include <REGX52.H>
#include "LCD1602.h"
#include "DS1302.h"
void main()
{
LCD_Init();
DS1302_Init();
LCD_ShowString(1,1," - - ");//静态字符初始化显示
LCD_ShowString(2,1," : : ");//第二行的时分秒
DS1302_SetTime();//设置时间
while(1)
{
DS1302_ReadTime();//不断循环读取DS1302中的时间数据
LCD_ShowNum(1,1,DS1302_Time[0],2);//显示年
LCD_ShowNum(1,4,DS1302_Time[1],2);//显示月
LCD_ShowNum(1,7,DS1302_Time[2],2);//显示日
LCD_ShowNum(2,1,DS1302_Time[3],2);//显示时
LCD_ShowNum(2,4,DS1302_Time[4],2);//显示分
LCD_ShowNum(2,7,DS1302_Time[5],2);//显示秒
}
}
3.2 DS1302.c
#include <REGX52.H>
//引脚定义
sbit DS1302_SCLK=P3^6;
sbit DS1302_IO=P3^4;
sbit DS1302_CE=P3^5;
//寄存器写入地址/指令定义
#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
//时间数组，索引0~6分别为年、月、日、时、分、秒、星期
unsigned char DS1302_Time[]={22,11,16,12,59,55,6};
//单片机上电后默认置高电平，所以初始化
void DS1302_Init()
{
DS1302_CE=0;
DS1302_SCLK=0;
}
/**
* @brief DS1302写一个字节
* @param Command 命令字/地址
* @param Data 要写入的数据
* @retval 无
*/
void DS1302_WriteByte(unsigned char Command,Data)
{
unsigned char i;
DS1302_CE=1;
for(i=0;i<8;i++)
{
DS1302_IO=Command&(0x01<<i);
DS1302_SCLK=1;
DS1302_SCLK=0;
}
for(i=0;i<8;i++)
{
DS1302_IO=Data&(0x01<<i);
DS1302_SCLK=1;
DS1302_SCLK=0;
}
DS1302_CE=0; //看着时序配
}
/**
* @brief DS1302读一个字节
* @param Command 命令字/地址
* @retval 读出的数据
*/
unsigned char DS1302_ReadByte(unsigned char Command)
{
unsigned char i,Data=0x00;
Command|=0x01; //将指令转换为读指令
DS1302_CE=1;
for(i=0;i<8;i++)
{
DS1302_IO=Command&(0x01<<i);
DS1302_SCLK=0;
DS1302_SCLK=1;
}
for(i=0;i<8;i++)
{
DS1302_SCLK=1;//重复置高电平，过滤掉一个脉冲
DS1302_SCLK=0;
if(DS1302_IO){Data|=(0x01<<i);}
}
DS1302_CE=0;
DS1302_IO=0; //读取后将IO设置为0，否则读出的数据会出错
return Data; //写完指令后，单片机释放对I/O口的控制，把I/O口控制权交给DS1302;
}
/**
* @brief DS1302设置时间，调用之后，DS1302_Time数组的数字会被设置到DS1302中
* @param 无
* @retval 无
*/
void DS1302_SetTime() //十进制转BCD码后写入
{
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);
}
/**
* @brief DS1302读取时间，调用之后，DS1302中的数据会被读取到DS1302_Time数组中
* @param 无
* @retval 无
*/
void DS1302_ReadTime() //BCD码转十进制后读取
{
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;
}
3.3 DS1302.h
#ifndef __DS1302_H__
#define __DS1302_H__
//外部可调用时间数组，索引0~6分别为年、月、日、时、分、秒、星期
extern unsigned char DS1302_Time[];
void DS1302_Init();
void DS1302_WriteByte(unsigned char Command,Data);
unsigned char DS1302_ReadByte(unsigned char Command);
void DS1302_SetTime();
void DS1302_ReadTime();
#endif
3.4 LCD1602.c
#include <REGX52.H>
//引脚配置：
sbit LCD_RS=P2^6;
sbit LCD_RW=P2^5;
sbit LCD_EN=P2^7;
#define LCD_DataPort P0
//函数定义：
/**
* @brief LCD1602延时函数，12MHz调用可延时1ms
* @param 无
* @retval 无
*/
void LCD_Delay()
{
unsigned char i, j;
i = 2;
j = 239;
do
{
while (--j);
} while (--i);
}
/**
* @brief LCD1602写命令
* @param Command 要写入的命令
* @retval 无
*/
void LCD_WriteCommand(unsigned char Command)
{
LCD_RS=0;
LCD_RW=0;
LCD_DataPort=Command;
LCD_EN=1;
LCD_Delay();
LCD_EN=0;
LCD_Delay();
}
/**
* @brief LCD1602写数据
* @param Data 要写入的数据
* @retval 无
*/
void LCD_WriteData(unsigned char Data)
{
LCD_RS=1;
LCD_RW=0;
LCD_DataPort=Data;
LCD_EN=1;
LCD_Delay();
LCD_EN=0;
LCD_Delay();
}
/**
* @brief LCD1602设置光标位置
* @param Line 行位置，范围：1~2
* @param Column 列位置，范围：1~16
* @retval 无
*/
void LCD_SetCursor(unsigned char Line,unsigned char Column)
{
if(Line==1)
{
LCD_WriteCommand(0x80|(Column-1));
}
else if(Line==2)
{
LCD_WriteCommand(0x80|(Column-1+0x40));
}
}
/**
* @brief LCD1602初始化函数
* @param 无
* @retval 无
*/
void LCD_Init()
{
LCD_WriteCommand(0x38);//八位数据接口，两行显示，5*7点阵
LCD_WriteCommand(0x0c);//显示开，光标关，闪烁关
LCD_WriteCommand(0x06);//数据读写操作后，光标自动加一，画面不动
LCD_WriteCommand(0x01);//光标复位，清屏
}
/**
* @brief 在LCD1602指定位置上显示一个字符
* @param Line 行位置，范围：1~2
* @param Column 列位置，范围：1~16
* @param Char 要显示的字符
* @retval 无
*/
void LCD_ShowChar(unsigned char Line,unsigned char Column,char Char)
{
LCD_SetCursor(Line,Column);
LCD_WriteData(Char);
}
/**
* @brief 在LCD1602指定位置开始显示所给字符串
* @param Line 起始行位置，范围：1~2
* @param Column 起始列位置，范围：1~16
* @param String 要显示的字符串
* @retval 无
*/
void LCD_ShowString(unsigned char Line,unsigned char Column,char *String)
{
unsigned char i;
LCD_SetCursor(Line,Column);
for(i=0;String[i]!=' ';i++)
{
LCD_WriteData(String[i]);
}
}
/**
* @brief 返回值=X的Y次方
*/
int LCD_Pow(int X,int Y)
{
unsigned char i;
int Result=1;
for(i=0;i<Y;i++)
{
Result*=X;
}
return Result;
}
/**
* @brief 在LCD1602指定位置开始显示所给数字
* @param Line 起始行位置，范围：1~2
* @param Column 起始列位置，范围：1~16
* @param Number 要显示的数字，范围：0~65535
* @param Length 要显示数字的长度，范围：1~5
* @retval 无
*/
void LCD_ShowNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length)
{
unsigned char i;
LCD_SetCursor(Line,Column);
for(i=Length;i>0;i--)
{
LCD_WriteData(Number/LCD_Pow(10,i-1)%10+'0');
}
}
/**
* @brief 在LCD1602指定位置开始以有符号十进制显示所给数字
* @param Line 起始行位置，范围：1~2
* @param Column 起始列位置，范围：1~16
* @param Number 要显示的数字，范围：-32768~32767
* @param Length 要显示数字的长度，范围：1~5
* @retval 无
*/
void LCD_ShowSignedNum(unsigned char Line,unsigned char Column,int Number,unsigned char Length)
{
unsigned char i;
unsigned int Number1;
LCD_SetCursor(Line,Column);
if(Number>=0)
{
LCD_WriteData('+');
Number1=Number;
}
else
{
LCD_WriteData('-');
Number1=-Number;
}
for(i=Length;i>0;i--)
{
LCD_WriteData(Number1/LCD_Pow(10,i-1)%10+'0');
}
}
/**
* @brief 在LCD1602指定位置开始以十六进制显示所给数字
* @param Line 起始行位置，范围：1~2
* @param Column 起始列位置，范围：1~16
* @param Number 要显示的数字，范围：0~0xFFFF
* @param Length 要显示数字的长度，范围：1~4
* @retval 无
*/
void LCD_ShowHexNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length)
{
unsigned char i,SingleNumber;
LCD_SetCursor(Line,Column);
for(i=Length;i>0;i--)
{
SingleNumber=Number/LCD_Pow(16,i-1)%16;
if(SingleNumber<10)
{
LCD_WriteData(SingleNumber+'0');
}
else
{
LCD_WriteData(SingleNumber-10+'A');
}
}
}
/**
* @brief 在LCD1602指定位置开始以二进制显示所给数字
* @param Line 起始行位置，范围：1~2
* @param Column 起始列位置，范围：1~16
* @param Number 要显示的数字，范围：0~1111 1111 1111 1111
* @param Length 要显示数字的长度，范围：1~16
* @retval 无
*/
void LCD_ShowBinNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length)
{
unsigned char i;
LCD_SetCursor(Line,Column);
for(i=Length;i>0;i--)
{
LCD_WriteData(Number/LCD_Pow(2,i-1)%2+'0');
}
}
LCD1602.h
#ifndef __LCD1602_H__
#define __LCD1602_H__
//用户调用函数：
void LCD_Init();
void LCD_ShowChar(unsigned char Line,unsigned char Column,char Char);
void LCD_ShowString(unsigned char Line,unsigned char Column,char *String);
void LCD_ShowNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length);
void LCD_ShowSignedNum(unsigned char Line,unsigned char Column,int Number,unsigned char Length);
void LCD_ShowHexNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length);
void LCD_ShowBinNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length);
#endif
3.5 Delay.c
void Delay(unsigned int xms)
{
unsigned char i, j;
while(xms--)
{
i = 2;
j = 239;
do
{
while (--j);
} while (--i);
}
}
3.6 Delay.h
#ifndef __DELAY_H__
#define __DELAY_H__
void Delay(unsigned int xms);
#endif
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