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1、作者张小波之基于 DS1302 与数码管设计的可调数字钟 点名，复习1、定时器的工作方式有哪些？如何对定时器进行初始化。2、数码管动态显示技术的原理？ 新课讲授2.2基于 DS1302 与数码管设计的可调数字钟前面我们用定时器产生1 秒的时间，从而也设计出了可以调节数字钟，但用这种方法设计出来的电子钟不够准确。这节课我们用美国DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM 的实时时钟电路DS1302，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能。同时，我们还是用数码管作为显示时间的硬件。芯片技术资料DS1302是美国 DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM
2、的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V 5.5V 。采用三线接口与CPU 进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM 数据。 DS1302内部有一个318 的用于临时性存放数据的RAM 寄存器。 DS1302是 DS1202的升级产品，与DS1202 兼容，但增加了主电源/ 后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。 DS1302 的外部引脚分配如图 1 所示及内部结构如图 2 所示。 DS1302 用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录上，能实现数据与出现该数据的时间同时记录
3、，因此广泛应用于测量系统中。图 1 DS1302 引脚图2DS1302 内部结构1、引脚功能及结构DS1302 的引脚排列，其中 Vcc1 为后备电源， VCC2 为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。 DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 两者中的较大者供电。当 Vcc2 大于 Vcc1 0.2V 时， Vcc2 给 DS1302 供电。当 Vcc2 小于 Vcc1时， DS1302 由 Vcc1 供电。 X1 和 X2 是振荡源，外接 32.768kHz 晶振。 RST 是复位 /片选线，通过把 RST 输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。 RST 输入有两种功能：
4、 首先， RST 接通控制逻辑， 允许地址 /命令序列送入移位寄存器； 其次， RST 提供终止单字节或多字节数据的传送手段。 当 RST 为高电平时， 所有的数据传送被初始化， 允许对 DS1302 进行操作。如果在传送过程中RST 置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O 引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc2.5V 之前， RST1作者张小波必须保持低电平。只有在SCLK 为低电平时，才能将RST 置为高电平。 I/O 为串行数据输入输出端(双向 ) ，SCLK 始终是输入端。2 、DS1302 的寄存器和控制命令对 DS1302 的操作就是对其内部寄存器的操作， DS1302 内部共有
5、 12 个寄存器， 其中有 7 个寄存器与日历、 时钟相关，存放的数据位为 BCD 码形式。小时寄存器（ 85h 、 84h ）的位 7用于定义 DS1302是运行于12 小时模式还是24 小时模式。当为高时，选择 12小时模式。在 12 小时模式时，位 5 是，当为 1 时，表示 PM ，当为 0 时，表示 AM 。在 24 小时模式时，位5 是第二个 10小时位。秒寄存器（ 81h 、80h ）的位 7 定义为时钟暂停标志（CH）。当该位置为1 时，时钟振荡器停止，DS1302 处于低功耗状态；当该位置为0 时，时钟开始运行。控制寄存器（ 8Fh 、8Eh ）的位 7是写保护位（ WP ）
6、，其它7 位均置为0 。在任何的对时钟和 RAM 的写操作之前，WP 位必须为 0。当 WP 位为 1 时，写保护位防止对任一寄存器的写操作。日历、时间寄存器及控制字如表1 所示：表 1日历、时钟寄存器与控制字对照表76543210寄存器名称1RAM/CKA4A3A2A1A0RD/W秒寄存器10000000/1分寄存器10000010/1小时寄存器10000100/1日寄存器10000110/1月寄存器10001000/1星期寄存器10001010/1年寄存器10001100/1写保护寄存器10001110/1慢充电寄存器10010000/1时钟突发寄存器10101110/1最后一位RD/W
7、为“0时”表示进行写操作，为“1时”表示读操作。此外， DS1302 还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及与RAM 相关的寄存器等。时钟突发寄存器可一次性顺序读写除充电寄存器以外的寄存器。DS1302 内部的 RAM 分为两类，一类是单个RAM 单元，共 31 个，每个单元为一个8 位的字节，其命令控制字为 COHFDH ，其中奇数为读操作，偶数为写操作；再一类为突发方式下的RAM ，此方式下可一次性读写所有的RAM的 31 个字节，命令控制字为FEH （写）、 FFH （读）。表 2 DS1302内部主要寄存器分布表寄存器名称命令字取值范围寄存器定义写读76543210秒
8、寄存器80H81H00-59C10 SECSECH分寄存器82H83H00-59010 MINMIN小时寄存器84H85H01-12 或 00-2312/24010HHRA/PR2作者张小波日寄存器86H87H01-28 ，29 ，30 ，010 DATEDATE31月寄存器88H89H01-1200010MMONTH星期寄存器8AH8BH01-070000DAY年寄存器8CH8DH00-9910yearyear写保护寄存器8EH8FHWP0000000慢充电寄存器90H91HTCSTCSTCSTCSDSDSDSDS我们现在已经知道了控制寄存器和RAM 的逻辑地址，接着就需要知道如何通过外部接
9、口来访问这些资源。单片机是通过简单的同步串行通讯与DS1302通讯的，每次通讯都必须由单片机发起，无论是读还是写操作， 单片机都必须先向DS1302写入一个命令帧，这个帧的格式如图3 所示，最高位BIT7 固定为 1 ，BIT6 决定操作是针对RAM 还是时钟寄存器，接着的5 个 BIT 是 RAM 或时钟寄存器在DS1302 的内部地址，最后一个BIT 表示这次操作是读操作抑或是写操作。DS1302是 SPI 总线驱动方式。 它不仅要向寄存器写入控制字，还需要读取相应寄存器的数据。要想与 DS1302通信，首先要先了解DS1302 的控制字。 DS1302的控制字如图3 所示。控制字节的最高
10、有效位(位 7) 必须是逻辑1，如果它为 0 ，则不能把数据写入DS1302 中，位 6 如果为 0，则表示存取日历时钟数据，为 1 表示存取 RAM 数据；位 5 至位 1（A4 A0 ）指示操作单元的地址；最低有效位 (位 0) 如为 0 表示要进行写操作， 为 1 表示进行读操作，控制字节总是从最低位开始输出。图 3 命令字节格式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。数据读写时序如图4。图4-1单字节
11、读时序图4-2单字节写时序物理上， DS1302 的通讯接口由3 个口线组成，即RST ，SCLK ，I/O 。其中 RST 从低电平变成高电平启动一次数据传输过程， SCLK 是时钟线， I/O 是数据线。具体的读写时序参考图4，但是请注意，无论是哪种通讯类型的串行接口，都是对时钟信号敏感的，而且一般数据写入有效是在上升沿，读出有效是在下降沿（DS1302 正是如此的，但是在芯片手册里没有明确说明），如果不是特别确定，则把程序设计成这样：平时SCLK保持低电平，在时钟变动前设置数据，在时钟变动3作者张小波后读取数据，即数据操作总是在SCLK 保持为低电平的时候，相邻的操作之间间隔有一个上升沿和一个下降沿。3 调试中问题说明(1) DS1302 与微处理器进行数据交换时， 首先由微处理器向电路发送命令字节， 命令字节最高 MSB(D7) 必须为逻辑1，如果 D7=0 ，则禁止写 DS1302 ，即写保护； D6=0 ，指定时钟数据， D6=1 ，指定 RAM 数据； D5 D1 指定输入或输出的特定寄存器；最低位 LSB(D0) 为逻辑 0，指定写操作 ( 输入 )，
