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DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片_讀寫(xiě)時(shí)間實(shí)現(xiàn)電子鐘功能

06/13 10:14
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一、前言

1.1 功能說(shuō)明

本項(xiàng)目以STC90C51單片機(jī)為核心，結(jié)合DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片和IIC協(xié)議的OLED顯示屏，設(shè)計(jì)了一款功能豐富、操作簡(jiǎn)便的電子時(shí)鐘。

【1】項(xiàng)目目標(biāo)

  1. 實(shí)現(xiàn)高精度的時(shí)間顯示，包括時(shí)、分、秒。
  2. 提供按鍵調(diào)整時(shí)間的功能，方便用戶校準(zhǔn)時(shí)間。
  3. 利用OLED顯示屏以直觀的方式展示時(shí)間信息。

【2】系統(tǒng)架構(gòu)

  1. 微控制器：采用STC90C51單片機(jī)作為核心控制器，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和邏輯控制。
  2. 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片：選用DS1302作為實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，提供高精度的時(shí)間信息。DS1302通過(guò)I2C接口與STC90C51進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)時(shí)間的讀取和設(shè)置。
  3. 顯示屏：采用IIC協(xié)議的OLED顯示屏作為顯示設(shè)備，用于顯示時(shí)間信息。顯示屏與STC90C51通過(guò)SPI I2C接口連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和顯示。
  4. 按鍵模塊：設(shè)計(jì)一組按鍵用于調(diào)整時(shí)間。按鍵模塊通過(guò)GPIO接口與STC90C51連接，實(shí)現(xiàn)按鍵信號(hào)的輸入和識(shí)別。

【3】功能實(shí)現(xiàn)

  1. 時(shí)間顯示：STC90C51定時(shí)從DS1302讀取時(shí)間信息，并通過(guò)OLED顯示屏進(jìn)行顯示。顯示屏可以實(shí)時(shí)更新時(shí)間，保證時(shí)間的準(zhǔn)確性。
  2. 時(shí)間調(diào)整：用戶通過(guò)按鍵模塊輸入調(diào)整時(shí)間的指令，STC90C51根據(jù)指令對(duì)DS1302進(jìn)行設(shè)置，實(shí)現(xiàn)時(shí)間的校準(zhǔn)。

1.2 DS1302介紹

DS1302是由美國(guó)DALLAS公司推出的一款低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，具有涓細(xì)電流充電能力。以下是對(duì)DS1302的詳細(xì)介紹：

【1】主要功能特點(diǎn)

  1. 計(jì)時(shí)功能：DS1302能夠?qū)δ辍⒃?、日、周、時(shí)、分、秒進(jìn)行精確計(jì)時(shí)，并具備閏年補(bǔ)償功能，確保時(shí)間的準(zhǔn)確性。
  2. 低功耗：該芯片功耗極低，工作電壓在2.0V至5.5V范圍內(nèi)，使得它非常適合在需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行且電源有限的設(shè)備中使用。
  3. 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：DS1302內(nèi)部具有一個(gè)31×8的RAM寄存器，可用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)。
  4. 雙電源引腳：DS1302擁有主電源/后備電源雙電源引腳設(shè)計(jì)，可以在主電源關(guān)閉的情況下，通過(guò)后備電源保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。
  5. 串行I/O通信：采用串行I/O通信方式，相對(duì)于并行通信更節(jié)省IO口的使用。

【2】引腳說(shuō)明

DS1302共有8個(gè)引腳，包括：

  • VCC2：主電源正極的引腳。
  • X1和X2：晶振輸入和輸出引腳，外接32.768kHz晶振。
  • GND：負(fù)極。
  • CE：使能引腳，接單片機(jī)的IO口，用于啟動(dòng)和停止時(shí)鐘芯片的工作。
  • I/O：數(shù)據(jù)傳輸引腳，接單片機(jī)的IO口，用于數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)。
  • SCLK：通信時(shí)鐘引腳，接單片機(jī)的IO口，用于同步數(shù)據(jù)傳輸。
  • RST：復(fù)位/片選線，通過(guò)把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。RST也有兩種功能：一是接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；二是提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳送的方法。
  • VCC1：后備電源引腳，在主電源關(guān)閉時(shí)，為DS1302提供電源。

【3】應(yīng)用領(lǐng)域

由于其穩(wěn)定可靠、易于使用和低功耗等特點(diǎn)，DS1302被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，包括：

  • 電子產(chǎn)品：如手機(jī)、平板電腦等需要準(zhǔn)確顯示時(shí)間的設(shè)備中。
  • 工業(yè)控制系統(tǒng)：如自動(dòng)化生產(chǎn)線、儀器儀表等需要同步計(jì)時(shí)和記錄數(shù)據(jù)的設(shè)備中。
  • 汽車電子系統(tǒng)：如車載導(dǎo)航儀、車載音響等需要準(zhǔn)確顯示時(shí)間和日期信息的設(shè)備中。

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二、代碼實(shí)現(xiàn)

2.1 main.c

#include <reg51.h>
#include "delay.h"
#include "type.h"
#include "uart.h"
#include "ds1302.h"
//#include "key.h"
//#include "led.h"
//#include "timer.h"
//#include "exti.h"
//#include "infrared.h"
//#include "ds18b20.h"
//#include "at24c02.h"

int main()
{
    u8 stat;
    UART_Init();        //初始化串口波特率為4800
    DS1302_Init();
    
    stat=DS1302_ReadByte(0x80|0x01);//讀取秒
    if(stat&0x80)
    {
        DS1302_WriteTime(2020-2000,1,18,16,33,33,6);
    }
    else
    {
        printf("DS1302 OKrn");
    }
    
    while(1)
    {
        DS1302_ReadTime();
        printf("DS1302:%d-%d-%d %d:%d:%d %drn",
        (int)DS1302_TIME[0]+2000,
        (int)DS1302_TIME[1],
        (int)DS1302_TIME[2],
        (int)DS1302_TIME[3],
        (int)DS1302_TIME[4],
        (int)DS1302_TIME[5],
        (int)DS1302_TIME[6]
        );     
        DelayMs(1000);
    }
}

2.2 DS1302.c

#include"ds1302.h"
//定義ds1302使用的IO口
sbit DS1302_IO=P3^4;
sbit DS1302_RST=P3^5;
sbit DS1302_SCLK=P3^6;

u8 DS1302_TIME[7]; //存放讀取的時(shí)間

/*
函數(shù)功能: 將十進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為BCD碼
*/
u8 DEC_TO_BCD(u8 val)
{
	return ((val/10)<<4)+val%10;
}

/*
函數(shù)功能: 將BCD碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為十進(jìn)制格式
*/
u8 BCD_TO_DEC(u8 val)
{
	return (val&0x0f)+(val>>4)*10;
}

void DS1302_Init(void)
{
   DS1302_RST=0;
   DS1302_SCLK=0;//先將DS1302_SCLK置低電平。
}

/*
函數(shù)功能: 向DS1302指定寄存器里寫(xiě)一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)
*/
void DS1302_WriteByte(u8 addr,u8 dat)
{
	u8 n;
	DS1302_RST=1; //然后將DS1302_RST(CE)置高電平。
    /*1. 設(shè)置寫(xiě)入的地址*/
	for(n=0;n<8;n++)
	{
		DS1302_IO=addr&0x01;//數(shù)據(jù)從低位開(kāi)始傳送
		addr>>=1;
		DS1302_SCLK=1;//數(shù)據(jù)在上升沿時(shí)，DS1302讀取數(shù)據(jù)
		DS1302_SCLK=0;
	}
    
    /*2. 寫(xiě)入數(shù)據(jù)*/
	for(n=0;n<8;n++)
	{
		DS1302_IO=dat&0x01;
		dat>>=1;
		DS1302_SCLK=1;//數(shù)據(jù)在上升沿時(shí)，DS1302讀取數(shù)據(jù)
		DS1302_SCLK=0;
	}	
	DS1302_RST=0;//傳送數(shù)據(jù)結(jié)束
}

/*
函數(shù)功能: 從DS1302指定寄存器里讀取一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)
*/
u8 DS1302_ReadByte(u8 addr)
{
	u8 n=0,dat=0;
	DS1302_RST=1;   //然后將DS1302_RST(CE)置高電平。
    /*1. 設(shè)置讀取的地址*/
	for(n=0;n<8;n++)
	{
		DS1302_IO=addr&0x01;//數(shù)據(jù)從低位開(kāi)始傳送
		addr>>=1;
		DS1302_SCLK=1;//數(shù)據(jù)在上升沿時(shí)，DS1302讀取數(shù)據(jù)
		DS1302_SCLK=0;//DS1302下降沿時(shí)，放置數(shù)據(jù)
	}
    /*2. 讀取數(shù)據(jù)*/
	for(n=0;n<8;n++)
	{
        dat>>=1;
        if(DS1302_IO)dat|=0x80;
		DS1302_SCLK=1;
		DS1302_SCLK=0;//DS1302下降沿時(shí)，放置數(shù)據(jù)
	}
	DS1302_RST=0;
    //必須的操作，復(fù)位時(shí)間
	DS1302_IO=0;
	DS1302_IO=1;
	return dat;	
}

/*
函數(shù)功能: 設(shè)置DS1302芯片的時(shí)間
DS1302的時(shí)間基準(zhǔn)是從2000年開(kāi)始的，設(shè)置年份時(shí)要減去2000再傳入設(shè)置
例如：DS1302_WriteTime(20,1,18,14,46,20,6);
*/
void DS1302_WriteTime(u8 year,u8 mon,u8 mday,u8 hour,u8 min,u8 sec,u8 week)
{
	DS1302_WriteByte(0x8E,0x00); //禁止寫(xiě)保護(hù)，就是關(guān)閉寫(xiě)保護(hù)功能	
    DS1302_WriteByte(0x8c,DEC_TO_BCD(year)); //設(shè)置年	
    DS1302_WriteByte(0x88,DEC_TO_BCD(mon));  //設(shè)置月	
    DS1302_WriteByte(0x86,DEC_TO_BCD(mday)); //設(shè)置日	
    DS1302_WriteByte(0x84,DEC_TO_BCD(hour)); //設(shè)置時(shí)	
    DS1302_WriteByte(0x82,DEC_TO_BCD(min));  //設(shè)置分	
    DS1302_WriteByte(0x80,DEC_TO_BCD(sec));  //設(shè)置秒	
    DS1302_WriteByte(0x8a,DEC_TO_BCD(week)); //設(shè)置星期	
	DS1302_WriteByte(0x8E,0x80);		     //打開(kāi)寫(xiě)保護(hù)功能
}

/*
函數(shù)功能: 讀取DS1302時(shí)鐘的時(shí)間
DS1302寄存器的最低位是讀寫(xiě)位，0是寫(xiě)，1是讀
*/
void DS1302_ReadTime(void)
{
    DS1302_TIME[0]=BCD_TO_DEC(DS1302_ReadByte(0x8c|0x01));//讀取年
    DS1302_TIME[1]=BCD_TO_DEC(DS1302_ReadByte(0x88|0x01));//讀取月
    DS1302_TIME[2]=BCD_TO_DEC(DS1302_ReadByte(0x86|0x01));//讀取日	
    DS1302_TIME[3]=BCD_TO_DEC(DS1302_ReadByte(0x84|0x01));//讀取時(shí)
    DS1302_TIME[4]=BCD_TO_DEC(DS1302_ReadByte(0x82|0x01));//讀取分	
    DS1302_TIME[5]=BCD_TO_DEC(DS1302_ReadByte(0x80|0x01));//讀取秒	
    DS1302_TIME[6]=BCD_TO_DEC(DS1302_ReadByte(0x8a|0x01));//讀取星期
}

2.2 ds1302.h

#ifndef _DS1302_H
#define _DS1302_H
#include "type.h"
#include <reg51.h>
#include "delay.h"
#include "type.h"
#include "uart.h"
#include <intrins.h>

//定義全局函數(shù)
u8 DEC_TO_BCD(u8 val);  //十進(jìn)制轉(zhuǎn)BCD碼
u8 BCD_TO_DEC(u8 val);  //BCD碼轉(zhuǎn)十進(jìn)制
u8 DS1302_ReadByte(u8 addr);
void DS1302_WriteByte(u8 addr,u8 dat);
void DS1302_WriteTime(u8 year,u8 mon,u8 mday,u8 hour,u8 min,u8 sec,u8 week);
void DS1302_ReadTime(void);
void DS1302_Init(void);
//加入全局變量
extern u8 DS1302_TIME[7];
#endif
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