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基于DS1302數(shù)字時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)11引言從古代的滴漏更鼓到近代的機(jī)械鐘,從電子表到目前的數(shù)字時(shí)鐘,為了準(zhǔn)確的測(cè)量和記錄時(shí)間,人們一直在努力改進(jìn)著計(jì)時(shí)工具。鐘表的數(shù)字化,大力推動(dòng)了計(jì)時(shí)的精確性和可靠性。在單片機(jī)構(gòu)成的裝置中,實(shí)時(shí)時(shí)鐘是必不可少的部件。目前常用的實(shí)時(shí)時(shí)鐘,很多采用單片機(jī)的中斷服務(wù)來實(shí)現(xiàn),這種方式一方面需要采用計(jì)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(fèi)單片機(jī)的資源,而且某些測(cè)控系統(tǒng)可能不允許;有的則使用并行接口的時(shí)鐘芯片,如MC146818、DS12887等,它們雖然能滿足單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)時(shí)鐘的要求,但是這些芯片與單片機(jī)接口復(fù)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(jì)帶來諸多不便。本設(shè)計(jì)選取串行接口時(shí)鐘芯片DS1302與單片機(jī)同步通信構(gòu)成數(shù)字時(shí)鐘電路。其簡單的三線接口能為單片機(jī)節(jié)省大量資源,DS1302的后背電源及對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力保證電路斷電后仍能保存時(shí)間和數(shù)據(jù)信息等。這些優(yōu)點(diǎn)解決了目前常用的實(shí)時(shí)時(shí)鐘所無法解決的問題。該時(shí)鐘電路強(qiáng)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(dòng)化控制、長時(shí)間無人看守的測(cè)控系統(tǒng)等對(duì)時(shí)鐘精確性和可靠性有較高要求的場(chǎng)合,具有很高的使用價(jià)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(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片,它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí),且具有閏年補(bǔ)償功能,工作電壓寬達(dá)2.55.5V。時(shí)鐘可工作在24小時(shí)格式或12小時(shí)(AM/PM)格式。DS1302與單片機(jī)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€(gè)字節(jié)或突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個(gè)318的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級(jí)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(shí)提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)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(hào)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(fù)位/片選線6I/O串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端(雙向)7SCLK串行時(shí)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(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)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(shí)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(jìn)行寫操作,為1表示進(jìn)行讀操作,控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。2.1.3DS1302的復(fù)位引腳通過把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)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(dāng)RST為高電平時(shí),所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化,允許對(duì)DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過程中置RST為低電平,則會(huì)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(yùn)行時(shí),在Vcc2.5V之前,RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時(shí),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(gè)SCLK時(shí)鐘的上升沿時(shí)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(gè)SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的數(shù)據(jù),讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位0位至高位7,數(shù)據(jù)讀寫時(shí)序如圖3所示:圖3數(shù)據(jù)讀寫時(shí)序2.1.5DS1302的寄存器DS1302共有12個(gè)寄存器,其中有7個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān),存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式。其日歷、時(shí)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(shí)鐘突發(fā)寄存器及與RAM相關(guān)的寄存器等。時(shí)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(gè)RAM單元,共31個(gè),每個(gè)單元組態(tài)為一個(gè)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(gè)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(shí)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(shí)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(jì)是在指導(dǎo)老師徐波和黎會(huì)鵬的悉心指導(dǎo)下完成的。從設(shè)計(jì)的選題,相關(guān)資料的查尋,到論文的撰寫這一整個(gè)過程中,老師以其廣博的知識(shí)、豐富的經(jīng)驗(yàn)、清晰的思路,自始至終給我以指導(dǎo),使我能夠順利完成設(shè)計(jì),他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度,精益求精的工作作風(fēng)和孜孜不倦的求學(xué)精神令我受益匪淺。在此設(shè)計(jì)完成之際,對(duì)老師表示衷心的感謝!參考文獻(xiàn)1王明順,趙德平.可涓流充電的串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302及應(yīng)用設(shè)計(jì)J.國外電子元器件,1997,(2)2高性能、低功耗帶RAM實(shí)時(shí)時(shí)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(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)53ZYMCUAT89S51Datasheets4黃明強(qiáng).DS1302在單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用J.保定師范??茖W(xué)校學(xué)報(bào),2004,17(2)5趙海蘭,朱劍,趙祥偉.DS1302實(shí)時(shí)顯示時(shí)間的原理與應(yīng)用J.電子技術(shù),2002,(1)6鄧紅,張?jiān)骄幹?單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用設(shè)計(jì)教程M.冶金工業(yè)出版社,2004,57孫雪梅,范久臣.實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片在單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用J.沈陽教育學(xué)院學(xué)報(bào),2005,7(2)8孫安青編著.AT89S51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)及實(shí)踐教程M9DALLASSEMICONDUCTOR.DS1302TrickleChargeTimekeepingChip10ATMELAT89S51.AtmelCorporation2001附錄附錄一:設(shè)計(jì)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(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)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(fù),/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(jī)連接口uchardatadisdata5;uinttvalue;/溫度值uchartflag;/溫度正負(fù)標(biāo)志voiddelay1ms(unsignedintms)/延時(shí)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(shí)4N微秒while(i

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