【51单片机】DS1302时钟芯片

简介

DS1302是一个时钟芯片，可以记录时间日历，包括年、月、日、时、分、秒、星期，并能自动计算闰年，很多对时间敏感的设备都有该设备，该设备可以有主备两个电源输入，主电源用外接电源供电，备电源接电池，保证在断电的情况下，时钟芯片可以正常工作，重新上电后时间正确。

主要性能指标

（1）DS1302实时时钟具有能计算2100年之前的秒、分、时、日、日期、星期、月、年的能力，还有闰年调整的能力。
（2）内部含有31个字节静态RAM，可提供用户访问。
（3）采用串行数据传送方式，使得管脚数量最少，简单SPI 3线接口。
（4）工作电压范围宽：2.0～5.5V。
（5）工作电流：2.0V时，小于300nA。
（6）时钟或RAM数据的读/写有两种传送方式：单字节传送和多字节传送方式。
（7）采用8脚DIP封装或SOIC封装。
（8）与TTL兼容，Vcc=5V。
（9）可选工业级温度范围：-40C～+85C。
（10）具有涓流充电能力。
（11）采用主电源和备份电源双电源供应。
（12）备份电源可由电池或大容量电容实现。

引脚功能

X1、X2：32.768KHz晶振接入引脚。
GND：地。
RST：复位引脚，低电平有效,操作时高电平。
I/O：数据输入/输出引脚，具有三态功能。
SCLK：串行时钟输入引脚。
Vcc1：工作电源引脚。
Vcc2：备用电源引脚。接入电池断电时提供1302电源

寄存器及片内RAM

DS1302内部有一个控制寄存器，12个日历时钟寄存器和31个RAM.

控制寄存器
控制寄存器于存放DS1302的控制命令，DS1302的RST引脚回到高电平后写入的第一个字节就是控制命令，用于对DS1302的读写过程进行控制，具体格式如下：

D7：固定为1
D6：RAM/CK位，=1片内RAM，=0日历、时钟寄存器选择位。
D5~D1：地址位，用于选择进行读写的日历、时钟寄存器或片内RAM。对日历、时钟寄存器或片内RAM的选择见表。
D0：读写选择，=0写，=1读
下图为每个寄存器的地址：

根据上面的地址和控制位，RST回复高电平后，首先写入控制字节，确定要操作的寄存器和读写操作。然后根据再发送第二个字节，实现读写操作。第二个字节的内容每个寄存器个不相同，下一小节内容就是将每个寄存器的内容。
日历时钟寄存器
本小节是介绍日历时钟寄存器的内容，结合控制寄存器一起，即可以实现对日历时钟寄存器的读写操作。
日历时钟寄存器中存放的数据是使用BCD码形式，即每4个bit存放一个十进制数字，进0000至1001分别代表0至9，即存放0x23表示十进制数23.

续

说明：
（1）数据都以BCD码形式。
（2）小时寄存器的D7位为12小时制/24小时制的选择位，当为1时选12小时制，当为0时选24小时制。当12小时制时，D5位为1是上午，D5位为0是下午，D4为小时的十位。当24小时制时，D5、D4位为小时的十位。
（3）秒寄存器中的CH位为时钟暂停位，当为1时钟暂停，为0时钟开始启动。
(4）写保护寄存器中的WP为写保护位，当WP=1，写保护，当WP=0未写保护，当对日历、时钟寄存器或片内RAM进行写时WP应清零，当对日历、时钟寄存器或片内RAM进行读时WP一般置1。
（5）慢充电寄存器的TCS位为控制慢充电的选择，当它为1010才能使慢充电工作。DS为二极管选择位。DS为01选择一个二极管，DS为10选择二个二极管，DS为11或00充电器被禁止，与TCS无关。RS用于选择连接在VCC2与VCC1之间的电阻，RS为00，充电器被禁止，与TCS无关，电阻选择情况见表.

片内RAM

DS1302片内有31个RAM单元，对片内RAM的操作有两种方式：单字节方式和多字节方式。当控制命令字为C0H-FDH时为单字节读写方式，命令字中的D5~D1用于选择对应的RAM单元，其中奇数为读操作，偶数为写操作。

当控制命令字为FEH、FFH时为多字节操作（表中的RAM突发模式），多字节操作可一次把所有的RAM单元内容进行读写。FEH为写操作，FFH为读操作。

在控制指令字输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入DS1302，数据输入从低位即位0开始。同样，在紧跟8位的控制指令字后的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据，读出数据时从低位0位到高位7。

DS1302是通过SPI串行总线跟单片机通信的，当进行一次读写操作时最少得读写两个字节，第一个字节是控制字节，就是一个命令，告诉DS1302是读还是写操作，是对RAM还是对CLOK寄存器操作。第二个字节就是要读或写的数据了。

单字节读写：只有在SCLK为低电平时，才能将CE置为高电平。所以在进行操作之前先将SCLK置低电平，然后将CE置为高电平，接着开始在IO上面放入要传送的电平信号，然后跳变SCLK。数据在SCLK上升沿时，DS1302读写数据，在SCLK下降沿时，DS1302放置数据到IO上