8.1 實(shí)時(shí)時(shí)鐘簡介

?????? RTC(Real Time Clock)，是實(shí)時(shí)時(shí)鐘的縮寫，實(shí)時(shí)時(shí)鐘是日常生活中應(yīng)用最為廣泛的功能。它為人們提供精確的實(shí)時(shí)時(shí)間，或者為電子系統(tǒng)提供精確的時(shí)間基準(zhǔn)，目前實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片大多采用精度較高的晶體振蕩器作為時(shí)鐘源。有些時(shí)鐘芯片為了在主電源掉電時(shí)，還可以工作，需要外加電池供電。

?????? 現(xiàn)在的高端處理器大都內(nèi)置了RTC模塊，但是由于51單片機(jī)速度較慢，主要用于低端的控制系統(tǒng)中，所以沒有內(nèi)置RTC模塊，需要采用時(shí)鐘芯片來完成這個(gè)功能，現(xiàn)在常用的時(shí)鐘芯片有很多，現(xiàn)在以DS1302為例說明時(shí)鐘芯片的使用方法。

8.2 DS1302簡介

8.2.1 DS1302概述

?????? DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，附加31字節(jié)靜態(tài)RAM，采用SPI三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)和RAM數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)時(shí)鐘可提供秒、分、時(shí)、日、星期、月和年，一個(gè)月小于31天時(shí)可以自動(dòng)調(diào)整，且具有閏年補(bǔ)償功能。工作電壓寬達(dá)2.5～5.5V。采用雙電源供電(主電源和備用電源)，可設(shè)置備用電源充電方式，提供了對(duì)備用電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。

8.2.2通信協(xié)議

?????? 在之前的章節(jié)中，除了USART那一部分，都是采用了并行通信作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?#xff0c;并行通信雖然速度很快，但是對(duì)硬件有著很高的要求，比如如果傳輸8位的數(shù)據(jù)，就需要8根通信線，如果是16位的數(shù)據(jù)就需要16根通信線，并且隨著通信線長度不一樣，可能會(huì)存在數(shù)據(jù)錯(cuò)誤或者丟失的情況。串行通信雖然速度沒有并行通信那么高，但是一根數(shù)據(jù)線可以傳送任意字節(jié)的數(shù)據(jù)，降低了設(shè)計(jì)中布線的難度。

?????? DS1302就是串行通信方式，芯片的引腳分布如下圖所示。

引腳編號(hào)	英文縮寫	引腳功能
1	VCC2	主電源
2	X1	32.768KHz晶振
3	X2	32.768KHz晶振
4	GND	數(shù)字地
5	RST	復(fù)位
6	I/O	數(shù)據(jù)輸入/輸出
7	CLK	時(shí)鐘輸入
8	VCC1	備用電源(接電池)

????串行通信中，用到了兩個(gè)端口，時(shí)鐘信號(hào)CLK和數(shù)據(jù)信號(hào)I/O，時(shí)鐘信號(hào)用于提供數(shù)據(jù)發(fā)送的脈沖，數(shù)據(jù)信號(hào)I/O用于將數(shù)據(jù)拆成0101的形式發(fā)送過去，DS1302的時(shí)序包括讀和寫兩種時(shí)序，時(shí)序圖如下圖所示。

(1)寫時(shí)序

(2)讀時(shí)序

8.2.3 RTC內(nèi)部寄存器

(1)秒寄存器

讀地址：0x81

寫地址：0x80

Bit ?7	Bit ?6	Bit ?5	Bit ?4	Bit ?3	Bit ?2	Bit ?1	Bit ?0	數(shù)據(jù)范圍
CH	Second ?1			Second ?2				0~59

Bit 7：時(shí)鐘開關(guān)

?????? 0：關(guān)閉

?????? 1：開啟

Bit 6~Bit 4：秒數(shù)據(jù)十位

Bit 3~Bit 0：秒數(shù)據(jù)個(gè)位

(2)分鐘寄存器

讀地址：0x83

寫地址：0x82

Bit ?7	Bit ?6	Bit ?5	Bit ?4	Bit ?3	Bit ?2	Bit ?1	Bit ?0	數(shù)據(jù)范圍
-	Minute ?1			Minute ?2				0~59

Bit 6~Bit 4：分鐘數(shù)據(jù)十位

Bit 3~Bit 0：分鐘數(shù)據(jù)個(gè)位

(3)小時(shí)寄存器

讀地址：0x85

寫地址：0x84

Bit ?7	Bit ?6	Bit ?5	Bit ?4	Bit ?3	Bit ?2	Bit ?1	Bit ?0	數(shù)據(jù)范圍
12/24	0	Hour ?1		Hour ?2				1~12 0~23
		AM/PM	Hour ?1

Bit 7：小時(shí)制選擇

?????? 0：24小時(shí)制

?????? 1：12小時(shí)制

Bit 5~Bit 4：小時(shí)數(shù)據(jù)十位(24小時(shí)制)

????????????? 當(dāng)Bit 7設(shè)置為12小時(shí)制的時(shí)候Bit5代表上下午，Bit 4代表小時(shí)數(shù)據(jù)的十位

Bit 3~Bit 0：小時(shí)數(shù)據(jù)個(gè)位

(4)日期寄存器

讀地址：0x87

寫地址：0x86

Bit ?7	Bit ?6	Bit ?5	Bit ?4	Bit ?3	Bit ?2	Bit ?1	Bit ?0	數(shù)據(jù)范圍
0	0	Data ?1		Data ?2				1~31

Bit 5~Bit 4：日期數(shù)據(jù)十位

Bit 3~Bit 0：日期數(shù)據(jù)個(gè)位

(5)月份寄存器

讀地址：0x89

寫地址：0x88

Bit ?7	Bit ?6	Bit ?5	Bit ?4	Bit ?3	Bit ?2	Bit ?1	Bit ?0	數(shù)據(jù)范圍
0	0	0	Month ?1	Month ?2				1~12

Bit 5~Bit 4：月份數(shù)據(jù)十位

Bit 3~Bit 0：月份數(shù)據(jù)個(gè)位

(6)星期寄存器

讀地址：0x8B

寫地址：0x8A

Bit ?7	Bit ?6	Bit ?5	Bit ?4	Bit ?3	Bit ?2	Bit ?1	Bit ?0	數(shù)據(jù)范圍
0	0	0	0	0	Day			1~7

Bit 2~Bit 0：星期數(shù)據(jù)個(gè)位

(7)年份寄存器

讀地址：0x8D

寫地址：0x8C

Bit ?7	Bit ?6	Bit ?5	Bit ?4	Bit ?3	Bit ?2	Bit ?1	Bit ?0	數(shù)據(jù)范圍
Year ?1				Year ?2				0~99

Bit 7~Bit 4：年份數(shù)據(jù)十位

Bit 3~Bit 0：年份數(shù)據(jù)個(gè)位

(8)寫保護(hù)寄存器

讀地址：0x8F

寫地址：0x8E

Bit ?7	Bit ?6	Bit ?5	Bit ?4	Bit ?3	Bit ?2	Bit ?1	Bit ?0	數(shù)據(jù)范圍
WP	0	0	0	0	0	0	0

Bit 7：寫保護(hù)控制

?????? 0：關(guān)閉寫保護(hù)

?????? 1：開啟寫保護(hù)

8.2.4 原理圖

8.3 例程分析

(1)由于程度很長，只做幾個(gè)重點(diǎn)位置的講解。先來看顯示部分

在之前1602顯示的實(shí)驗(yàn)上增加了一個(gè)函數(shù)LCD_Show_String，這個(gè)函數(shù)用于在屏幕任意位置顯示字符串，C語言中的字符串其實(shí)是一個(gè)一維數(shù)組，這個(gè)一維數(shù)組中存放的是ASCII碼，假設(shè)定義一個(gè)字符串Hello World，那么實(shí)際在單片機(jī)里面存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)如下表所示

00 ?H	01 ?H	02 ?H	03 ?H	04 ?H	05 ?H	06 ?H	07 ?H	08 ?H	09 ?H	0A ?H
H	e	l	l	o		W	o	r	l	d

換算到16進(jìn)制里面就是

00 ?H	01 ?H	02 ?H	03 ?H	04 ?H	05 ?H	06 ?H	07 ?H	08 ?H	09 ?H	0A ?H
0x48	0x65	0x6C	0x6C	0x6F	0x20	0x57	0x6F	0x72	0x6C	0x64

現(xiàn)在來分析這個(gè)子函數(shù)

第112行：使用switch語句來進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，因?yàn)長CD1602第1行第1個(gè)位置的地址是0x80，第2行第1個(gè)位置的地址則是0xC0，所以需要用分支語句來控制最后的地址

第115行，如果是第1行(第1行用0表示的)，那么地址就是行地址加列地址，1602內(nèi)部規(guī)定了列地址從0~15，如果是第1行第2個(gè)位置，那么具體的地址就應(yīng)該是0x80+1=0x81，如果是第2行第5個(gè)位置就應(yīng)該是0xC0+4=0xC4

第124行：地址設(shè)置屬于輸入命令，所以應(yīng)該調(diào)用LCD命令寫入函數(shù)，將之前的地址數(shù)據(jù)寫入LCD1602中

第125行：由于LCD1602設(shè)置了地址自動(dòng)加一，所以寫入連續(xù)的數(shù)據(jù)的時(shí)候不需要頻繁設(shè)置地址，這就可以采用循環(huán)的方式把字符串寫進(jìn)去，ASCII雖然有128個(gè)數(shù)據(jù)，但是能夠顯示的數(shù)據(jù)并不多，仔細(xì)觀察ASCII碼表可以發(fā)現(xiàn)，只有空格之后的數(shù)據(jù)是可以顯示的，之前的都是控制字符，而空格的ASCII碼值是0x20，程序中的\0的ASCII碼值是0x00，也就是說當(dāng)檢測到要寫入的數(shù)據(jù)是0x00的時(shí)候就說明字符串寫完了，此時(shí)結(jié)束循環(huán)即可

第127行：利用LCD數(shù)據(jù)寫入函數(shù)把指針指向的地址里面的數(shù)據(jù)寫入LCD1602

第128行：指針自增，為了讓指針指向的下一個(gè)字符的地址，因?yàn)閿?shù)組里面的數(shù)據(jù)在地址中都是連續(xù)存放的，如果第一個(gè)字符的地址是0x00，那么下一個(gè)字符的地址就一定是0x01

(2)然后我們來看DS1302的驅(qū)動(dòng)函數(shù)，重點(diǎn)分析如何將一個(gè)字節(jié)拆分成0101的二進(jìn)制位發(fā)出去，并分析如何將0101的二進(jìn)制位變成一個(gè)完整的字節(jié)。

假設(shè)存在1個(gè)字節(jié)0x23，現(xiàn)在我想把這個(gè)字節(jié)從最低位到最高位一位一位的將數(shù)據(jù)傳送出去，應(yīng)該怎么辦呢？

?????? 首先23 H=0010 0011B，最低位是1，最高位是0，現(xiàn)在將0x23&0x01進(jìn)行運(yùn)算，結(jié)果當(dāng)然是0x01，這時(shí)，我們就應(yīng)該將數(shù)據(jù)線變成1，然后0x23往右移動(dòng)一個(gè)二進(jìn)制位，得出的結(jié)果是11 H=0001 0001 B(這里有一個(gè)重點(diǎn)，數(shù)據(jù)右移的時(shí)候，最高位是補(bǔ)0的，數(shù)據(jù)左移的時(shí)候，最低位補(bǔ)0)。

?????? 假設(shè)上面的數(shù)據(jù)右移了2次后，最初的23 H變成了08 H=0000 1000 B，現(xiàn)在繼續(xù)對(duì)0x08&0x01做運(yùn)算得出的結(jié)果是0，這時(shí)，將數(shù)據(jù)線變?yōu)?，如此循環(huán)8次，就可以將1個(gè)字節(jié)分成串行數(shù)據(jù)一位一位的傳送出去了。

上圖所示的代碼就是串行數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收，下面開始考慮接收，如何將串行數(shù)據(jù)拼接成并行數(shù)據(jù)呢？

?????? 假設(shè)串行數(shù)據(jù)先發(fā)送最低位，首先將一個(gè)數(shù)據(jù)00 H右移一個(gè)二進(jìn)制位，得出的數(shù)據(jù)當(dāng)然還是00 H，然后如果數(shù)據(jù)總線上的電平是1，那么此時(shí)就把00 H和80 H做或運(yùn)算，得出的結(jié)果就是80 H，然后下一個(gè)電平的時(shí)候80 H右移一個(gè)二進(jìn)制位，得出的結(jié)果是40 H，如果此時(shí)數(shù)據(jù)線的電平還是1，那就繼續(xù)和80 H做或運(yùn)算，得C0 H，最終通過8次運(yùn)算，就可以將1個(gè)字節(jié)全部接收完畢。

?????? 根據(jù)上面的分析和DS1302的時(shí)序圖，就可以寫出DS1302讀取數(shù)據(jù)的函數(shù)，如下圖所示。

(3)下面我們來分析下如何將DS1302計(jì)算得出的數(shù)據(jù)顯示在屏幕上，主函數(shù)的程序如下圖所示。

????在while循環(huán)里面，由于數(shù)據(jù)不連續(xù)，所以需要先寫顯示的地址，然后寫入數(shù)據(jù)以顯示年為例，由于年份后面2位(個(gè)位和十位)的坐標(biāo)是第1行的第4列和第5列，所以只需要將地址設(shè)置成第一行的第4列就行了，由于1602內(nèi)部地址從0開始，所以第1行的第4列地址應(yīng)該是0x80+3。

?????? 第229行和第230行里面，數(shù)據(jù)除以10取整數(shù)部分和除以10取余數(shù)部分都比較容易理解，那么為什么要加上0x30呢，這是因?yàn)锳SCII碼表里面，0~9的ASCII值是0x30~0x39，所以如果不加0x30，那么寫入的0~9實(shí)際是控制字符，剛才說過了ASCII碼表里面0x20之前的都是控制字符，直接寫入0x00~0x09是不顯示的，所以加上0x30之后，9就變成了0x39。

8.4 完整代碼

/********************************************************************************************************* 頭 文 件 引 用*********************************************************************************************************/#include //導(dǎo)入51單片機(jī)頭文件/********************************************************************************************************* 數(shù) 據(jù) 類 型 定 義*********************************************************************************************************/#define u8 unsigned char //定義無符號(hào)字符型數(shù)據(jù)(0~255)#define u16 unsigned int //定義無符號(hào)整型數(shù)據(jù)(0~65535)/********************************************************************************************************* 硬 件 端 口 定 義*********************************************************************************************************///LCD1602控制端口#define LCD_DB P0 //LCD數(shù)據(jù)口sbit LCD_RS = P2^0 ; //數(shù)據(jù)命令選擇sbit LCD_RW = P2^1 ; //讀寫控制sbit LCD_EN = P2^2 ; //使能控制//DS1302控制端口sbit DS_CLK = P2^6 ; //串行時(shí)鐘sbit DS_RST = P2^5 ; //復(fù)位sbit DS_IO = P2^7 ; //串行數(shù)據(jù)/********************************************************************************************************* 數(shù) 據(jù) 結(jié) 構(gòu) 定 義*********************************************************************************************************/typedef struct{ u8 Second; //秒 u8 Minute; //分 u8 Hour; //時(shí) u8 Date; //日 u8 Month; //月 u8 Year; //年}DS1302_Data;DS1302_Data Time;/********************************************************Name :delay_msFunction :毫秒延時(shí)函數(shù)Paramater : ms:延時(shí)的時(shí)間Return :None********************************************************/void delay_ms( u16 ms ){ u8 i ; while( --ms ) for( i=0; i<110; i++ ) ;}/********************************************************************************************************* LCD1602 顯 示 程 序*********************************************************************************************************//********************************************************Name :LCD_Write_CommandFunction :LCD寫入命令Paramater : Command:命令代碼Return :None********************************************************/void LCD_Write_Command( u8 Command ){ LCD_RS = 0 ; //命令模式 LCD_RW = 0 ; //寫模式 LCD_EN = 0 ; //使能復(fù)位 LCD_DB = Command ; //發(fā)送數(shù)據(jù)到P0總線 delay_ms( 5 ) ; LCD_EN = 1 ; //使能拉高 delay_ms( 1 ) ; LCD_EN = 0 ; //下降沿?cái)?shù)據(jù)寫入 delay_ms( 1 ) ;}/********************************************************Name :LCD_Write_DataFunction :LCD寫入數(shù)據(jù)Paramater : Data:數(shù)據(jù)Return :None********************************************************/void LCD_Write_Data( u8 Data ){ LCD_RS = 1 ; //數(shù)據(jù)模式 LCD_RW = 0 ; //寫模式 LCD_EN = 0 ; //使能復(fù)位 LCD_DB = Data ; //發(fā)送數(shù)據(jù)到P0總線 delay_ms( 5 ) ; LCD_EN = 1 ; //使能拉高 delay_ms( 1 ) ; LCD_EN = 0 ; //下降沿?cái)?shù)據(jù)寫入 delay_ms( 1 ) ;}/********************************************************Name :LCD_InitFunction :LCD初始化Paramater :NoneReturn :None********************************************************/void LCD_Init(){ LCD_Write_Command( 0x38 ) ; //8位總線寬度+顯示2行+每個(gè)字符占用5×10的點(diǎn)陣 LCD_Write_Command( 0x0C ) ; //開啟顯示+關(guān)閉光標(biāo)+關(guān)閉光標(biāo)顯示 LCD_Write_Command( 0x06 ) ; //光標(biāo)右移+寫入數(shù)據(jù)后顯示屏不移動(dòng) LCD_Write_Command( 0x01 ) ; //清屏}/********************************************************Name :LCD_Show_StringFunction :LCD顯示字符串Paramater :NoneReturn :None********************************************************/void LCD_Show_String( u8 x, u8 y, u8 *str ){ u8 Address ; //計(jì)算坐標(biāo) switch( y ) { case 0: Address=0x80+x ; //第一行數(shù)據(jù)地址 break; case 1: Address=0xC0+x ; //第二行數(shù)據(jù)地址 break; default: break; } //寫入數(shù)據(jù) LCD_Write_Command( Address ) ; //設(shè)置寫入地址 while( *str!='\0' ) { LCD_Write_Data( *str ) ; //寫入數(shù)據(jù) str ++ ; //指針地址累加 }}/********************************************************************************************************* DS1302 時(shí) 鐘 程 序*********************************************************************************************************//********************************************************Name :DS1302_Write_ByteFunction :DS1302寫入字節(jié)Paramater : Byte:寫入的字節(jié)Return :None********************************************************/void DS1302_Write_Byte( u8 Byte ){ u8 i ; for( i=0; i<8; i++ ) { if( ( Byte&0x01 )==0x01 ) //判斷最低位是1 DS_IO = 1 ; //數(shù)據(jù)線拉高發(fā)送1 else DS_IO = 0 ; //數(shù)據(jù)線拉低發(fā)送0 Byte >>= 1 ; //數(shù)據(jù)右移一個(gè)位 DS_CLK = 0 ; //時(shí)鐘線復(fù)位 DS_CLK = 1 ; //時(shí)鐘線拉高產(chǎn)生上升沿 }}/********************************************************Name :DS1302_Read_ByteFunction :DS1302讀取字節(jié)Paramater :NoneReturn :讀取的字節(jié)********************************************************/u8 DS1302_Read_Byte(){ u8 i, Byte ; DS_CLK = 1 ; //時(shí)鐘線拉高 Byte = 0 ; for( i=0; i<8; i++ ) { Byte >>= 1 ; //數(shù)據(jù)右移一個(gè)位 DS_CLK = 0 ; //時(shí)鐘線拉低產(chǎn)生下降沿 if( DS_IO==1 ) //判斷數(shù)據(jù)線上的值為1 Byte |= 0x80 ; //字節(jié)寫入1 DS_CLK = 1 ; //時(shí)鐘線拉高 } return Byte ;}/********************************************************Name :DS1302_Read_TimeFunction :DS1302讀取時(shí)間Paramater :NoneReturn :None********************************************************/void DS1302_Read_Time(){ u8 i, Byte ; u8 Read_Address[] = { 0x81, 0x83, 0x85, 0x87, 0x89, 0x8D } ; //寄存器地址 for( i=0; i<6; i++ ) { DS_RST = 0 ; //復(fù)位 DS_CLK = 0 ; //時(shí)鐘線復(fù)位 DS_RST = 1 ; //停止復(fù)位 DS1302_Write_Byte( Read_Address[ i ] ) ; //發(fā)送地址 Byte = DS1302_Read_Byte() ; //讀取數(shù)據(jù) switch( i ) { case 0: Time.Second = ( ( Byte&0xF0 )>>4 )*10+( Byte&0x0F ) ; //計(jì)算秒 break ; case 1: Time.Minute = ( ( Byte&0xF0 )>>4 )*10+( Byte&0x0F ) ; //計(jì)算分 break ; case 2: Time.Hour = ( ( Byte&0xF0 )>>4 )*10+( Byte&0x0F ) ; //計(jì)算時(shí) break ; case 3: Time.Date = ( ( Byte&0xF0 )>>4 )*10+( Byte&0x0F ) ; //計(jì)算日 break ; case 4: Time.Month = ( ( Byte&0xF0 )>>4 )*10+( Byte&0x0F ) ; //計(jì)算月 break ; case 5: Time.Year = ( ( Byte&0xF0 )>>4 )*10+( Byte&0x0F ) ; //計(jì)算年 break ; } }}/********************************************************************************************************* 主 函 數(shù)*********************************************************************************************************/void main(){ LCD_Init() ; LCD_Show_String( 0, 0, " 2000 - 00 - 00 " ) ; LCD_Show_String( 0, 1, " 00 : 00 : 00 " ) ; while( 1 ) { DS1302_Read_Time() ; //DS1302讀取時(shí)間 //顯示年 LCD_Write_Command( 0x80+3 ) ; //寫入顯示地址 LCD_Write_Data( 0x30+Time.Year/10 ) ; //寫入十位 LCD_Write_Data( 0x30+Time.Year%10 ) ; //寫入個(gè)位 //顯示月 LCD_Write_Command( 0x80+8 ) ; //寫入顯示地址 LCD_Write_Data( 0x30+Time.Month/10 ) ; //寫入十位 LCD_Write_Data( 0x30+Time.Month%10 ) ; //寫入個(gè)位 //顯示日 LCD_Write_Command( 0x80+13 ) ; //寫入顯示地址 LCD_Write_Data( 0x30+Time.Date/10 ) ; //寫入十位 LCD_Write_Data( 0x30+Time.Date%10 ) ; //寫入個(gè)位 //顯示時(shí) LCD_Write_Command( 0xC0+2 ) ; //寫入顯示地址 LCD_Write_Data( 0x30+Time.Hour/10 ) ; //寫入十位 LCD_Write_Data( 0x30+Time.Hour%10 ) ; //寫入個(gè)位 //顯示分 LCD_Write_Command( 0xC0+7 ) ; //寫入顯示地址 LCD_Write_Data( 0x30+Time.Minute/10 ) ; //寫入十位 LCD_Write_Data( 0x30+Time.Minute%10 ) ; //寫入個(gè)位 //顯示秒 LCD_Write_Command( 0xC0+12 ) ; //寫入顯示地址 LCD_Write_Data( 0x30+Time.Second/10 ) ; //寫入十位 LCD_Write_Data( 0x30+Time.Second%10 ) ; //寫入個(gè)位 }}

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的51单片机基本刷屏测试实验_51单片机开发基础8——实时时钟实验的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。