ds1302(轻松吃透实时时钟芯片DS1302软硬件设计)

轻松吃透及不时钟芯片DS1302软硬件计划

今天我们来讨论一款老掉牙的及不时钟芯片DS1302。什么是及不时钟（RealTime Clock, RTC）呢？为什么我们必要它呢？假定你使用单片机完成万年历使用，寻常的做法是如此的：设置中缀后推断1秒对否到来，假如到来就将秒数加1，然后再思索一些进位处理，比如，每60秒则分钟加1，每60分则小时加1， 24小时或12小时制也要区分对待，每12个月则年加1，还要思索闰月闰年。固然思索的事变仿佛有些多，但是在资讯十分兴旺的今天，从网络上搜刮显现成的代码也绝不是难事。

固然，使用代码来完成这些算法并不是唯一途径，你也可以使用及不时钟芯片来减小编程包袱，只需我们把芯片内的年代日时分秒等参数设置为如今时间，启动后内里会主动开头计数，实际上芯片纪录的时间将与我们的时间及时同步，进位的成绩也由芯片自行处理，我们只必要在必要的时分从芯片中读取一些时间值即可，真实不要太简便。

DS1302就是一款使用广泛的RTC芯片，我们来看看与时间干系的存放器有哪些，如下图所示（DS1302内里别的另有31个字节的RAM，本文不触及）：

起首我们眷注一下地点，约莫不少人会想：这些地点怎样这么怪呢？你这个厂家计划芯片时就不克不及靠谱点吗？地点从0x00开头一连增长会死呀？居然还分为不同的读写地点，我看这个芯片计划者是闲得“淡”疼，简便的成绩繁复化！

但是实践上，这9个存放器地点的确是0x0～0x8，并且读写的也的确是同一个地点的数据，只不外数据手册在标志这些地点时，把发送串行数据中的别的一些位也思索过来了。我们来看看怎样往DS1302中写入一个字节的数据，相应的时序如下图所示：

可以看到，单个字节数据写入到DS1302必要两个字节，前一个字节用来确定写数据的目标地点。后一个字节就是必要写入的数据。请注意：两个字节都是以低位先行的办法发送，正常情况下确定地点的前一个字节如下图所示

读写数据时最高位（第7位）必需为1，最低位用来表现读（RD=1）照旧写（WR=0）数据。我们刚刚提过，DS1302内里分外另有31个字节的RAM，可作为通用的RAM使用，第6位表现往RAM（RAM=1）照旧RTC（CK=0）中写入（或读取）数据，前方表格中标注的写或读地点就是把这8位都思索过来了。

假如你往RTC中写入数据，第7位总是1，第6位与第0位总是0，以是写的地点总是偶数，读的地点总是奇数。是不是闲得“淡”疼呢？还真不是，由于从实质上去讲，读写信号以及拜候地区（RAM/CK）选择位也可以算是地点线。比如，从前讨论的HD44780有一个RS引脚表现写入的是数据照旧指令，但是你也可以以为它是一条地点线，它决定你将代码写入数据存放器照旧指令存放器。

好吧！地点的事变以前谈妥了，我们来逐一先容DS1302内里与时间有关的存放器：

（1）【地点0x80】秒钟存放器（Seconds）：DS1302中RTC存放器都是以BCD码来保存的，也就是说，个位与十位分散占用一些位。在8位秒钟存放器中，BIT3～0用来保存秒钟的个位，BIT6～4用保存秒钟的十位，由于秒数是不成能大于5的，以是用3位已然充足，而最高位BIT7表现时钟挂起位（ClockHalt, CH），当CH=1时，时钟暂且处于挂起形态（停息计数），当CH=0时，计数才会开头运转。这个存放器的计划照旧很奇妙的，也就是说，只需我们往秒存放器写入实践的秒钟数时，CH位都市被清零。换句话说，寻常情况下，我们都市先初始化年代日时分等别的存放器，而秒钟存放器留待最初设置，同时也开启了芯片计数。

（2）【地点0x82】分钟存放器（Minutes）：与秒钟存放器一样，BIT3～0用来保存分钟的个数，BIT6～4用保存分钟的十位，最高位是没效的。

（3）【地点0x84】小时存放器（Hour）：该存放器的低4位保存小时的个位，而小时的十位则取决于时间是24照旧12小时制。BIT7=1时为12小时制，那么小时的十位不成能大于1（1～12），它只必要一位（BIT4）表现即可，只是还多了一个BIT5用来表现中午（PM=1）照旧上午（AM=0）；而BIT7=0时为24小时制，十位数最大值约莫为2（0～23），以是用BIT5～BIT4表现小时的十位。

（4）【地点0x86】日期存放器（Date）：日期表现一个月份有几多天，其范围为1～31，十位最大值为3，以是用BIT5～4表现十位，BIT3～0表现个位。

（5）【地点0x88】月份存放器（Month）：月份范围是1～12，以是用BIT4表现十位，BIT3～0表现个位。

（6）【地点0x8A】星期存放器（Day）：星期的范围是1～7，以是用BIT2～BIT0表现即可。约莫有些人在想：为什么星期数用Day而不必Week之类的呢？我还以为是天数呢！由于英文的星期1～7都是以Day开头，比如，Monday，Sunday， Friday等等。英文扣问今天星期几即“What day is today？”

（7）【地点0x8C】年份存放器（Year）：DS1302的年份范围是00～99，以是分散用高4位与低4位分散表现十位与个位。

（8）【地点0x8E】写保护存放器（Write Protect, WP）： 该存放器仅有最高位好效，为1表现开启写保护，为0表现排除写保护。在往RTC（或RAM）中写入数据前，必需将该位清0。

（9）【地点0x90】充电存放器：与时间计数不关，我们最初讨论。

我们使用VisualCom软件平台来仿真一下，相应的仿真后果如下图所示：

调出的DS1302器件有一个可以便利我们察看RTC内里形态的屏幕，但是就是一块可以体现4行20个字符的液晶体现模组（LCM2004），从屏幕上看到信息就是从DS1302中读取出来并写入到LCM2004中的。固然，一些特别的存放器形态照旧得察看“内存”窗口，相应的预置数据如下图所示：

VisualCom软件平台中的预置数据格式均依照正常位序界说，共16位好效，高8位设置拜候地点，低8位则是写入的数据，如下图所示：

起首我们排除了写保护。由于无论你写什么、往何处写，写保护都必要排除（将WP位清零），以是必要写入的数据为“0b10001110_0000000（0x8E00）”，如下图所示

写保护解锁后，我们就可以为所欲为了，在依次写入年份、星期、月份、日期、小时、分钟后，我们才设置了秒钟，也就同时启动了芯片的计数，简便吧！

最初我们谈谈充电存放器，它是用来做什么的呢？有电脑使用履历的读者都晓得，当我们将电脑彻底关机（电）后再开机，时间仍旧还在持续跑的，对不合错误？由于电脑的处理器也有RTC功效，当电脑处于开机时，RTC由外部电源供电，而在断电形态下，RTC则由主板上的电池（最稀有的是钮扣电池CR2032）供电。换句话说，RTC单位的供电总是不会断开的，以是计数功效也向来没有中止过，相似的供电电路如下图所示：

图中RTC_VDD是RTC单位的供电电源，电路体系上电后VCC是有电的，同时也给RTC单位供电，断电后则由电池供电，两个二极管可以避免VCC与电池之间显现泄电形态。

DS1302有两个电源供电引脚，VCC2为主电源供电（相当于上图的VCC），VCC1为帮助电源供电。当VCC2没有电源供电时，挂在VCC1引脚的电池将给RTC供电，如图所示：

假如电池是可充电型的，当VCC2主电源有供电时，我们就可以使用充电存放器来控制充电参数，我们来看看VCC2与VCC1之间的内里电路，如下图所示：

可以看到，VCC2与VCC1之间有三级开关，TCS3～TCS0控制主电源对否往帮助电源供电，DS1～DS0控制串联的二极管个数，ROUT1～ROUT0控制串联的电阻值，数据手册有下表所示的功效表：

假如你使用可充电电池，并且决定使用充电功效，应该经过选择切合的二极管数目与阻值来限定最大充电电流。假定供电电源为5V，并且使用1个二极管与2K欧姆电阻串联办法，则最大充电电流为IMAX=（5V-0.7V）/2K≈2.2mA。