本節(jié)課的DS1302是個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片,，我們可以用單片機(jī)寫入時(shí)間或者讀取當(dāng)前的時(shí)間數(shù)據(jù),，我也會(huì)帶著大家通過閱讀這個(gè)芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè)來學(xué)習(xí)和掌握這個(gè)器件,。

        由于IT技術(shù)國際化比較強(qiáng),，因此數(shù)據(jù)手冊(cè)絕大多數(shù)都是英文的，導(dǎo)致很多英語基礎(chǔ)不好的同學(xué)看到英文手冊(cè)頭就大了,。這里我要告訴大家的是，只要精神不退 縮，方法總比困難多,，很多英語水平不高的，看數(shù)據(jù)手冊(cè)照樣完全沒問題,，因?yàn)槲覀兊膶I(yè)詞匯也就那么幾個(gè),，多看幾次就認(rèn)識(shí)了。我們現(xiàn)在不是考試,，因此大家可 以充分利用一些英文翻譯軟件,，翻譯過來的中文意思有時(shí)候可能不是那么準(zhǔn)確，那你就把翻譯的內(nèi)容和英文手冊(cè)里的一些圖表比較參考學(xué)習(xí),。此外數(shù)據(jù)手冊(cè)除了介紹 性的說明外,，一般還會(huì)配相關(guān)的圖形或者表格，結(jié)合起來看也有利于理解手冊(cè)所表達(dá)的意思,。這節(jié)課我會(huì)把DS1302的英文資料盡可能的用比較便于理解的方式 給大家表達(dá)出來,，同學(xué)們可以把我的表達(dá)和英文手冊(cè)多做一下對(duì)比，盡可能快的慢慢開始學(xué)會(huì)了解英文手冊(cè),。

1,、DS1302的特點(diǎn)

        DS1302是DALLAS(達(dá)拉斯)公司出的一款涓流充電時(shí)鐘芯片，2001年DALLAS被MAXIM(美信)收購,，因此我們看到的DS1302的數(shù)據(jù)手冊(cè)既有DALLAS的標(biāo)志,，又有MAXIM的標(biāo)志，大家了解即可,。

        DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片廣泛應(yīng)用于電話,、傳真、便攜式儀器等產(chǎn)品領(lǐng)域,，他的主要性能指標(biāo)如下：

1,、DS1302是一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，可以提供秒,、分,、小時(shí)、日期,、月,、年等信息，并且還有軟件自動(dòng)調(diào)整的能力,，可以通過配置AM/PM來決定采用24小時(shí)格式還是12小時(shí)格式,。

2、擁有31字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)RAM,。

3,、串行I/O通信方式,，相對(duì)并行來說比較節(jié)省IO口的使用。

4,、DS1302的工作電壓比較寬,，大概是2.0V~5.5V都可以正常工作。

5,、DS1302這種時(shí)鐘芯片功耗一般都很低,，它在工作電壓2.0V的時(shí)候，工作電流小于300nA,。

6,、DS1302共有8個(gè)引腳，有兩種封裝形式,，一種是DIP-8封裝,，芯片寬度(不含引腳)是300mil，一種是SOP-8封裝,，有兩種寬度,，一種是150mil，一種是208mil,。我們看一下DS1302的引腳封裝圖,，如圖1所示。

       所謂的DIP封裝Dual In-line Package,，也叫做雙列直插式封裝技術(shù),，就如同我們開發(fā)板上的STC89C52RC單片機(jī)，就是個(gè) 典型的DIP封裝,，當(dāng)然這個(gè)STC89C52RC還有其他的封裝,，為了方便學(xué)習(xí)使用，我們采用的是DIP封裝,。而74HC245,、74HC138、 24C02,、DS1302我們用的都是SOP封裝Small Out-Line Package,，是一種芯片兩側(cè)引出L形引腳的封裝技術(shù)，大家可以看看開 發(fā)板上的芯片,，了解一下這些常識(shí)性知識(shí)。

7,、當(dāng)供電電壓是5V的時(shí)候,，兼容標(biāo)準(zhǔn)的TTL電平標(biāo)準(zhǔn)，這里的意思是,，可以完美的和單片機(jī)進(jìn)行通信,。

8,、由于DS1302是DS1202的升級(jí)版本，所以所有的功能都兼容DS1202,。此外DS1302有兩個(gè)電源輸入,，一個(gè)是主電源，另外一個(gè)是備用電源,，比如可以用電池或者大電容,，這樣是為了保證系統(tǒng)掉電的情況下，我們的時(shí)鐘還會(huì)繼續(xù)走,。如果使用的是充電電池,，還可以在正常工作時(shí)，設(shè)置充電功能,，給我們的備用電池進(jìn)行充電,。

       DS1302的特點(diǎn)第二條“擁有31字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)RAM”，這是DS1302額外存在的資源,。這31字節(jié)的RAM相當(dāng)于一個(gè)存儲(chǔ)器一樣,，我們編寫單 片機(jī)程序的時(shí)候，可以把我們想存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在DS1302里邊,，需要的時(shí)候讀出來,，這塊功能和EEPROM有點(diǎn)類似，相當(dāng)于一個(gè)掉電丟失數(shù)據(jù)的 “EEPROM”,，如果我們的時(shí)鐘電路加上備用電池,，那么這31個(gè)字節(jié)的RAM就可以替代EEPROM的功能了。這31字節(jié)的RAM功能使用很少,，所以在 這里我不講了,，大家了解即可。

2,、DS1302的硬件信息

    我們平時(shí)所用的不管是單片機(jī),，還是其他一些電子器件，根據(jù)使用條件的約束,，可以分為商業(yè)級(jí)和工業(yè)級(jí),，DS1302的購買信息如下圖2所示。

       我們?cè)谟嗁廌S1302的時(shí)候,，就可以根據(jù)圖15-4所標(biāo)識(shí)的來跟銷售廠家溝通,，商業(yè)級(jí)的工作電壓略窄，是0到70度,，而工業(yè)級(jí)可以工作在零下40度到85度,。TOP MARK就是指在芯片上印的字。

　　DS1302一共有8個(gè)引腳，下邊要根據(jù)引腳分布圖和典型電路圖來介紹一下每個(gè)引腳的功能,，如圖3和圖4所示,。

圖3 DS1302引腳圖

圖4 DS1302典型電路

        1腳VCC2是主電源正極的引腳，2腳X1和3腳X2是晶振輸入和輸出引腳,，4腳GND是負(fù)極,，5腳CE是使能引腳，接單片機(jī)的IO口,，6腳I/O是 數(shù)據(jù)傳輸引腳,，接單片機(jī)的IO口，7腳SCLK是通信時(shí)鐘引腳,，接單片機(jī)的IO口,，8腳VCC1是備用電源引腳?？紤]到KST-51開發(fā)板是一套以學(xué)習(xí)為 目的的板子,，加上備用電池對(duì)航空運(yùn)輸和攜帶不方便，所以8腳可以直接懸空,，斷電后不需要DS1302再運(yùn)行了,，或者是在8腳接一個(gè)10uF的電容，經(jīng)過試 驗(yàn)可以運(yùn)行1分鐘左右的時(shí)間,，如果大家想運(yùn)行時(shí)間再長(zhǎng),，可以加大電容的容量，如圖5和圖6所示,。

圖5 DS1302無備用電源

圖6 DS1302電容作備用電源

　　涓流充電功能,，課程也不講了，大家也作為選學(xué)即可,，我們使用的時(shí)候直接用5V電源接一個(gè)二極管,， 在有主電源的情況下給電容充電，在主電源掉電的情況下,，這個(gè)電容可以給DS1302大約供電1分鐘左右,，這種電路的最大用處是在電池供電系統(tǒng)中更換主電池 的時(shí)候保持實(shí)時(shí)時(shí)鐘的運(yùn)行不中斷，1分鐘的時(shí)間對(duì)于更換電池足夠了,。此外,，通過我們的使用經(jīng)驗(yàn)，在DS1302的主電源引腳串聯(lián)一個(gè)1K電阻可以有效的防 止電源對(duì)DS1302的沖擊,，R6就是,，而R9，R26,，R32都是上拉電阻,。

　　我們把8個(gè)引腳功能分別介紹,，如表1所示。

       DS1302的電路一個(gè)重點(diǎn)就是時(shí)鐘電路,，它所使用的晶振是一個(gè)32.768k的晶振，晶振外部也不需要額外添加其他的電容或者電阻電路了,。時(shí)鐘的精 度,，首先取決于晶振的精度以及晶振的引腳負(fù)載電容。如果晶振不準(zhǔn)或者負(fù)載電容過大過小,，都會(huì)導(dǎo)致時(shí)鐘誤差過大,。在這一切都搞定后，最終一個(gè)考慮因素是晶振 的溫漂,。隨著溫度的變化,，晶振往往精度會(huì)發(fā)生變化，因此,，在實(shí)際的系統(tǒng)中,，其中一種方法就是經(jīng)常校對(duì)。比如我們所用的電腦的時(shí)鐘,，通常我們會(huì)設(shè)置一個(gè)選項(xiàng)“將計(jì)算機(jī)設(shè)置于internet時(shí)間同步”,。選中這個(gè)選項(xiàng)后，一般可以過一段時(shí)間,，我們的計(jì)算機(jī)就會(huì)和internet時(shí)間校準(zhǔn)同步一次,。

3、DS1302寄存器介紹

        DS1302的一條指令一個(gè)字節(jié)8位,，其中第七位(即最高位)是固定1,，這一位如果是0的話，那寫進(jìn)去是無效的,。第六位是選擇RAM還是CLOCK 的,，我前邊說過，我們這里主要講CLOCK時(shí)鐘的使用,，它的RAM功能我們不用,，所以如果選擇CLOCK功能，第六位是0,，如果要用RAM,，那第六位就是 1。從第五到第一位,，決定了寄存器的5位地址,，而第零位是讀寫位，如果要寫,，這一位就是0,，如果要讀，這一位就是1，如圖7所示,。

圖7 DS1302命令字節(jié)

        DS1302時(shí)鐘的寄存器,，其中8個(gè)和時(shí)鐘有關(guān)的，5位地址分別是00000一直到00111這8個(gè)地址,，還有一個(gè)寄存器的地址是01000,，這是涓 流充電所用的寄存器，我們這里不講,。在DS1302的數(shù)據(jù)手冊(cè)里的地址,，直接把第七位、第六位和第零位值給出來了,，所以指令就成了80H,、81H那些了， 最低位是1,，那么表示讀,，最低位是0表示寫，如圖8所示,。

圖8 DS1302的時(shí)鐘寄存器

        寄存器一：最高位CH是一個(gè)時(shí)鐘停止標(biāo)志位,。如果我們的時(shí)鐘電路有備用電源部分，上電后,，我們要先檢測(cè)一下這一位,，如果這一位是0，那說明我們的時(shí)鐘 在系統(tǒng)掉電后,，由于備用電源的供給,，時(shí)鐘是持續(xù)正常運(yùn)行的；如果這一位是1,，那么說明我們的時(shí)鐘在系統(tǒng)掉電后,，時(shí)鐘部分不工作了。若我們的Vcc1懸空或 者是電池沒電了,，當(dāng)我們下次重新上電時(shí),，讀取這一位，那這一位就是1,，我們可以通過這一位判斷時(shí)鐘在單片機(jī)系統(tǒng)掉電后是否持續(xù)運(yùn)行,。剩下的7位高3位是秒 的十位，低4位是秒的個(gè)位,，這里注意再提一次,，DS1302內(nèi)部是BCD碼，而秒的十位最大是5,，所以3個(gè)二進(jìn)制位就夠了,。

        寄存器二：bit7沒意義,，剩下的7位高3位是分鐘的十位，低4位是分鐘的個(gè)位,。

        寄存器三：bit7是1的話代表是12小時(shí)制,，是0的話代表是24小時(shí)制，bit6固定是0,，bit5在12小時(shí)制下0代表的是上午,，1代表的是下午，在24小時(shí)制下和bit4一起代表了小時(shí)的十位,，低4位代表的是小時(shí)的個(gè)位。

        寄存器四：高2位固定是0,，bit5和bit4是日期的十位,，低4位是日期的個(gè)位。

        寄存器五：高3位固定是0,，bit4是月的十位,，低4位是月的個(gè)位。

        寄存器六：高5位固定是0,，低3位代表了星期,。

        寄存器七：高4位代表了年的十位，低4位代表了年的個(gè)位,。這里特別注意,，這里的00到99年指的是2000年到2099年。

        寄存器八：bit7是一個(gè)保護(hù)位,，如果這一位是1,，那么是禁止給任何其他的寄存器或者那31個(gè)字節(jié)的RAM寫數(shù)據(jù)的。因此在寫數(shù)據(jù)之前,，這一位必須先寫成0,。

4、DS1302通信時(shí)序介紹

       DS1302我們前邊也有提起過,，是三根線,，分別是CE、I/O和SCLK,，其中CE是使能線,，SCLK是時(shí)鐘線，I/O是數(shù)據(jù)線,。前邊我們學(xué)過SPI通信,，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)沒發(fā)現(xiàn)，這個(gè)DS1302的通信線定義和SPI怎么這么像呢,？

       事實(shí)上,，DS1302的通信是SPI的變異種類,，它用了SPI的通信時(shí)序，但是通信的時(shí)候沒有完全按照SPI的規(guī)則來,，下面我們一點(diǎn)點(diǎn)解剖一下DS1302的變異SPI通信方式,。

先看一下單字節(jié)寫入操作，如圖9所示,。

圖9 DS1302單字節(jié)寫操作

然后我們?cè)趯?duì)比一下再對(duì)比一下CPOL=0并且CPHA=0的情況下的SPI的操作時(shí)序,，如圖10所示。

圖10 CPOL=0/CPHA=0通信時(shí)序

       圖9和圖10的通信時(shí)序,，其中CE和SSEL的使能控制是反的,，對(duì)于通信寫數(shù)據(jù)，都是在SCK的上升沿,，從機(jī)進(jìn)行采樣,，下降沿的時(shí)候，主機(jī)發(fā)送數(shù) 據(jù),。DS1302的時(shí)序里,，單片機(jī)要預(yù)先寫一個(gè)字節(jié)指令，指明要寫入的寄存器的地址以及后續(xù)的操作是寫操作,，然后再寫入一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù),。

       對(duì)于單字節(jié)讀操作，我就不做對(duì)比了,，把DS1302的時(shí)序圖貼出來給大家看一下,，如圖11所示。

圖11 DS1302單字節(jié)讀操作

        讀操作有兩處特別注意的地方,。第一,，DS1302的時(shí)序圖上的箭頭都是針對(duì)DS1302來說的，因此讀操作的時(shí)候,，先寫第一個(gè)字節(jié)指令,，上升沿的時(shí)候 DS1302來鎖存數(shù)據(jù)，下降沿我們用單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù),。到了第二個(gè)字?jǐn)?shù)據(jù),，由于我們這個(gè)時(shí)序過程相當(dāng)于CPOL=0/CPHA=0，前沿發(fā)送數(shù)據(jù),，后沿讀 取數(shù)據(jù),，第二個(gè)字節(jié)是DS1302下降沿輸出數(shù)據(jù)，我們的單片機(jī)上升沿來讀取,，因此箭頭從DS1302角度來說,，出現(xiàn)在了下降沿。

        第二個(gè)需要注意的地方就是,，我們的單片機(jī)沒有標(biāo)準(zhǔn)的SPI接口,，和I2C一樣需要用IO口來模擬通信過程,。在讀DS1302的時(shí)候，理論上SPI是上 升沿讀取,，但是我們的程序是用IO口模擬的,，所以數(shù)據(jù)的讀取和時(shí)鐘沿的變化不可能同時(shí)了，必然就有一個(gè)先后順序,。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),，如果先讀取IO線上的數(shù) 據(jù)，再拉高SCLK產(chǎn)生上升沿,，那么讀到的數(shù)據(jù)一定是正確的,，而顛倒順序后數(shù)據(jù)就有可能出錯(cuò)。這個(gè)問題產(chǎn)生的原因還是在于DS1302的通信協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn) SPI協(xié)議存在的差異造成的,，如果是標(biāo)準(zhǔn)SPI的數(shù)據(jù)線,，數(shù)據(jù)會(huì)一直保持到下一個(gè)周期的下降沿才會(huì)變化，所以讀取數(shù)據(jù)和上升沿的先后順序就無所謂了,；但 DS1302的IO線會(huì)在時(shí)鐘上升沿后被DS1302釋放，也就是撤銷強(qiáng)推挽輸出變?yōu)槿跸吕瓲顟B(tài),，而此時(shí)在51單片機(jī)引腳內(nèi)部上拉的作用下,，IO線上的實(shí) 際電平會(huì)慢慢上升，從而導(dǎo)致在上升沿產(chǎn)生后再讀取IO數(shù)據(jù)的話就可能出錯(cuò),。因此這里的程序我們按照先讀取IO數(shù)據(jù),，再拉高SCLK產(chǎn)生上升沿的順序。

        下面我們就寫一個(gè)程序,，先將2013年10月8號(hào)星期二12點(diǎn)30分00秒這個(gè)時(shí)間寫到DS1302內(nèi)部,，讓DS1302正常運(yùn)行，然后在不停的讀取DS1302的當(dāng)前時(shí)間,，并顯示在我們的液晶屏上,。