基于DS1302數(shù)字時鐘電路的設(shè)計.doc

基于DS1302數(shù)字時鐘電路的設(shè)計11引言從古代的滴漏更鼓到近代的機械鐘，從電子表到目前的數(shù)字時鐘，為了準確的測量和記錄時間，人們一直在努力改進著計時工具。鐘表的數(shù)字化，大力推動了計時的精確性和可靠性。在單片機構(gòu)成的裝置中，實時時鐘是必不可少的部件。目前常用的實時時鐘，很多采用單片機的中斷服務(wù)來實現(xiàn)，這種方式一方面需要采用計數(shù)器，占用硬件資源，另一方面需要設(shè)置中斷、查詢等，同樣耗費單片機的資源，而且某些測控系統(tǒng)可能不允許；有的則使用并行接口的時鐘芯片，如MC146818、DS12887等，它們雖然能滿足單片機系統(tǒng)對實時時鐘的要求，但是這些芯片與單片機接口復雜，占用地址、數(shù)據(jù)總線多，芯片體積大，占用空間多，給其它設(shè)計帶來諸多不便。本設(shè)計選取串行接口時鐘芯片DS1302與單片機同步通信構(gòu)成數(shù)字時鐘電路。其簡單的三線接口能為單片機節(jié)省大量資源，DS1302的后背電源及對后背電源進行涓細電流充電的能力保證電路斷電后仍能保存時間和數(shù)據(jù)信息等。這些優(yōu)點解決了目前常用的實時時鐘所無法解決的問題。該時鐘電路強大的功能和優(yōu)越的性能，在很多領(lǐng)域的應(yīng)用中，尤其是某些自動化控制、長時間無人看守的測控系統(tǒng)等對時鐘精確性和可靠性有較高要求的場合，具有很高的使用價值。2核心芯片簡介2.1DS1302簡介DS13021是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘芯片，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，且具有閏年補償功能，工作電壓寬達2.55.5V。時鐘可工作在24小時格式或12小時（AM/PM）格式。DS1302與單片機的接口使用同步串行通信，僅用3條線與之相連接?？刹捎靡淮蝹魉鸵粋€字節(jié)或突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個318的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級產(chǎn)品，與DS1202兼容，但增加了主電源后背電源雙電源引腳，同時提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力。2.1.1DS1302引腳功能與內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS1302的引腳功能如表1所示，外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示2：核心芯片簡介2引腳號引腳名稱功能1VCC2主電源2、3X1、X2振蕩源，外接32768Hz晶振4GND地線5RST復位/片選線6I/O串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端（雙向）7SCLK串行時鐘輸入端8VCC1后備電源表1DS1302引腳功能表圖1DS1302管腳圖及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2.1.2DS1302的控制字DS1302的控制字節(jié)如圖2所示：765432101RAMCKA4A3A2A1A0RAMK圖2DS1302控制字節(jié)的含義基于DS1302數(shù)字時鐘電路的設(shè)計3控制字節(jié)的最高有效位（位7）必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫入到DS1302中。位6如果為0，則表示存取日歷時鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù)；位5至位1指示操作單元的地址；最低有效位（位0）如為0表示要進行寫操作，為1表示進行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。2.1.3DS1302的復位引腳通過把RST輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供了終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當RST為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對DS1302進行操作。如果在傳送過程中置RST為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送，并且I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運行時，在Vcc2.5V之前，RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時，才能將RST置為高電平。2.1.4DS1302的數(shù)據(jù)輸入輸出在控制指令字輸入后的下一個SCLK時鐘的上升沿時數(shù)據(jù)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開始。同樣，在緊跟8位的控制指令字后的下一個SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時從低位0位至高位7，數(shù)據(jù)讀寫時序如圖3所示：圖3數(shù)據(jù)讀寫時序2.1.5DS1302的寄存器DS1302共有12個寄存器，其中有7個寄存器與日歷、時鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式。其日歷、時間寄存器及其控制字見表2。765410765432101A4A3A2A1DATAI/OBYTE2DATAI/OBYTE1R/CA0R/WI/ORSTSCLK核心芯片簡介4此外，DS1302還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘突發(fā)寄存器及與RAM相關(guān)的寄存器等。時鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器的內(nèi)容。DS1302與RAM相關(guān)的寄存器分為兩類，一類是單個RAM單元，共31個，每個單元組態(tài)為一個8位的字節(jié)，其命令控制字為C0H-FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；再一類為突發(fā)方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的RAM的31個字節(jié)，命令控制字為FEH（寫）、FFH（讀）。寄存器名命令字取值范圍各位內(nèi)容寫操作讀操作76543210秒寄存器80H81H00-59CH10SECSEC分寄存器82H83H00-59010MINMIN時寄存器84H85H01-12或00-2312/24010HRHR日寄存器86H87H01-28,29,30,310010DATEDATE月寄存器88H89H01-1200010MMONTH周寄存器8AH8BH01-0700000DAY年寄存器8CH8DH00-9910YEARYEAR表2DS1302的日歷、時鐘寄存器及其控制字該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。致謝本設(shè)計是在指導老師徐波和黎會鵬的悉心指導下完成的。從設(shè)計的選題，相關(guān)資料的查尋，到論文的撰寫這一整個過程中，老師以其廣博的知識、豐富的經(jīng)驗、清晰的思路，自始至終給我以指導，使我能夠順利完成設(shè)計，他嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，精益求精的工作作風和孜孜不倦的求學精神令我受益匪淺。在此設(shè)計完成之際，對老師表示衷心的感謝！參考文獻1王明順，趙德平.可涓流充電的串行實時時鐘芯片DS1302及應(yīng)用設(shè)計J.國外電子元器件，1997，(2)2高性能、低功耗帶RAM實時時鐘芯片DS1302.PS武漢力源電子股份有限公司，1999基于DS1302數(shù)字時鐘電路的設(shè)計53ZYMCUAT89S51Datasheets4黃明強.DS1302在單片機系統(tǒng)中的應(yīng)用J.保定師范專科學校學報，2004，17(2)5趙海蘭，朱劍，趙祥偉.DS1302實時顯示時間的原理與應(yīng)用J.電子技術(shù)，2002,(1)6鄧紅，張越編著.單片機實驗與應(yīng)用設(shè)計教程M.冶金工業(yè)出版社，2004，57孫雪梅，范久臣.實時時鐘芯片在單片機系統(tǒng)中的應(yīng)用J.沈陽教育學院學報，2005,7(2)8孫安青編著.AT89S51單片機實驗及實踐教程M9DALLASSEMICONDUCTOR.DS1302TrickleChargeTimekeepingChip10ATMELAT89S51.AtmelCorporation2001附錄附錄一：設(shè)計總電路圖：核心芯片簡介6附錄二：程序#includereg51.h基于DS1302數(shù)字時鐘電路的設(shè)計7#includeintrins.h/*/DS18B20最小分辨率為1/16，0.0625度，溫度值2字節(jié)表示，高五位為正負，/中間七位為溫度整數(shù)位，低四位為小數(shù)位。*/#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintucharcodedis_712=0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xff,0xbf；/*共陽LED段碼表0123456789不亮-*/sbitDQ=P33；/ds18b20與單片機連接口uchardatadisdata5；uinttvalue；/溫度值uchartflag；/溫度正負標志voiddelay1ms(unsignedintms)/延時1毫秒（不夠精確的）unsignedinti,j；for(i=0；ims；i+)for(j=0；j100；j+)；voiddelay_18B20(unsignedinti)/延時4N微秒while(i