DS1302实时时钟芯片_读写时间实现电子钟功能

一、前言

1.1 功能说明

本项目以STC90C51单片机为核心，结合DS1302实时时钟芯片和IIC协议的OLED显示屏，设计了一款功能丰富、操作简便的电子时钟。

【1】项目目标

1. 实现高精度的时间显示，包括时、分、秒。
2. 提供按键调整时间的功能，方便用户校准时间。
3. 利用OLED显示屏以直观的方式展示时间信息。

【2】系统架构

1. 微控制器：采用STC90C51单片机作为核心控制器，负责整个系统的数据处理和逻辑控制。
2. 实时时钟芯片：选用DS1302作为实时时钟芯片，提供高精度的时间信息。DS1302通过I²C接口与STC90C51进行通信，实现时间的读取和设置。
3. 显示屏：采用IIC协议的OLED显示屏作为显示设备，用于显示时间信息。显示屏与STC90C51通过SPI I²C接口连接，实现数据的传输和显示。
4. 按键模块：设计一组按键用于调整时间。按键模块通过GPIO接口与STC90C51连接，实现按键信号的输入和识别。

【3】功能实现

1. 时间显示：STC90C51定时从DS1302读取时间信息，并通过OLED显示屏进行显示。显示屏可以实时更新时间，保证时间的准确性。
2. 时间调整：用户通过按键模块输入调整时间的指令，STC90C51根据指令对DS1302进行设置，实现时间的校准。

1.2 DS1302介绍

DS1302是由美国DALLAS公司推出的一款低功耗实时时钟芯片，具有涓细电流充电能力。以下是对DS1302的详细介绍：

【1】主要功能特点

1. 计时功能：DS1302能够对年、月、日、周、时、分、秒进行精确计时，并具备闰年补偿功能，确保时间的准确性。
2. 低功耗：该芯片功耗极低，工作电压在2.0V至5.5V范围内，使得它非常适合在需要长时间运行且电源有限的设备中使用。
3. 数据存储：DS1302内部具有一个31×8的RAM寄存器，可用于临时性存放数据。
4. 双电源引脚：DS1302拥有主电源/后备电源双电源引脚设计，可以在主电源关闭的情况下，通过后备电源保持时钟的连续运行。
5. 串行I/O通信：采用串行I/O通信方式，相对于并行通信更节省IO口的使用。

【2】引脚说明

DS1302共有8个引脚，包括：

• VCC2：主电源正极的引脚。
• X1和X2：晶振输入和输出引脚，外接32.768kHz晶振。
• GND：负极。
• CE：使能引脚，接单片机的IO口，用于启动和停止时钟芯片的工作。
• I/O：数据传输引脚，接单片机的IO口，用于数据的读写。
• SCLK：通信时钟引脚，接单片机的IO口，用于同步数据传输。
• RST：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也有两种功能：一是接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；二是提供终止单字节或多字节数据传送的方法。
• VCC1：后备电源引脚，在主电源关闭时，为DS1302提供电源。

【3】应用领域

由于其稳定可靠、易于使用和低功耗等特点，DS1302被广泛应用于各个领域，包括：

• 电子产品：如手机、平板电脑等需要准确显示时间的设备中。
• 工业控制系统：如自动化生产线、仪器仪表等需要同步计时和记录数据的设备中。
• 汽车电子系统：如车载导航仪、车载音响等需要准确显示时间和日期信息的设备中。

二、代码实现

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();        //初始化串口波特率为4800
    DS1302_Init();
    
    stat=DS1302_ReadByte(0x80|0x01);//读取秒
    if(stat&0x80)
    {
        DS1302_WriteTime(2020-2000,1,18,16,33,33,6);
    }
    else
    {
        printf("DS1302 OK\r\n");
    }
    
    while(1)
    {
        DS1302_ReadTime();
        printf("DS1302:%d-%d-%d %d:%d:%d %d\r\n",
        (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"
//定义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]; //存放读取的时间

/*
函数功能: 将十进制数据转为BCD码
*/
u8 DEC_TO_BCD(u8 val)
{
	return ((val/10)<<4)+val%10;
}

/*
函数功能: 将BCD码数据转为十进制格式
*/
u8 BCD_TO_DEC(u8 val)
{
	return (val&0x0f)+(val>>4)*10;
}

void DS1302_Init(void)
{
   DS1302_RST=0;
   DS1302_SCLK=0;//先将DS1302_SCLK置低电平。
}

/*
函数功能: 向DS1302指定寄存器里写一个字节数据
*/
void DS1302_WriteByte(u8 addr,u8 dat)
{
	u8 n;
	DS1302_RST=1; //然后将DS1302_RST(CE)置高电平。
    /*1. 设置写入的地址*/
	for(n=0;n<8;n++)
	{
		DS1302_IO=addr&0x01;//数据从低位开始传送
		addr>>=1;
		DS1302_SCLK=1;//数据在上升沿时，DS1302读取数据
		DS1302_SCLK=0;
	}
    
    /*2. 写入数据*/
	for(n=0;n<8;n++)
	{
		DS1302_IO=dat&0x01;
		dat>>=1;
		DS1302_SCLK=1;//数据在上升沿时，DS1302读取数据
		DS1302_SCLK=0;
	}	
	DS1302_RST=0;//传送数据结束
}

/*
函数功能: 从DS1302指定寄存器里读取一个字节数据
*/
u8 DS1302_ReadByte(u8 addr)
{
	u8 n=0,dat=0;
	DS1302_RST=1;   //然后将DS1302_RST(CE)置高电平。
    /*1. 设置读取的地址*/
	for(n=0;n<8;n++)
	{
		DS1302_IO=addr&0x01;//数据从低位开始传送
		addr>>=1;
		DS1302_SCLK=1;//数据在上升沿时，DS1302读取数据
		DS1302_SCLK=0;//DS1302下降沿时，放置数据
	}
    /*2. 读取数据*/
	for(n=0;n<8;n++)
	{
        dat>>=1;
        if(DS1302_IO)dat|=0x80;
		DS1302_SCLK=1;
		DS1302_SCLK=0;//DS1302下降沿时，放置数据
	}
	DS1302_RST=0;
    //必须的操作，复位时间
	DS1302_IO=0;
	DS1302_IO=1;
	return dat;	
}

/*
函数功能: 设置DS1302芯片的时间
DS1302的时间基准是从2000年开始的，设置年份时要减去2000再传入设置
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); //禁止写保护，就是关闭写保护功能	
    DS1302_WriteByte(0x8c,DEC_TO_BCD(year)); //设置年	
    DS1302_WriteByte(0x88,DEC_TO_BCD(mon));  //设置月	
    DS1302_WriteByte(0x86,DEC_TO_BCD(mday)); //设置日	
    DS1302_WriteByte(0x84,DEC_TO_BCD(hour)); //设置时	
    DS1302_WriteByte(0x82,DEC_TO_BCD(min));  //设置分	
    DS1302_WriteByte(0x80,DEC_TO_BCD(sec));  //设置秒	
    DS1302_WriteByte(0x8a,DEC_TO_BCD(week)); //设置星期	
	DS1302_WriteByte(0x8E,0x80);		     //打开写保护功能
}

/*
函数功能: 读取DS1302时钟的时间
DS1302寄存器的最低位是读写位，0是写，1是读
*/
void DS1302_ReadTime(void)
{
    DS1302_TIME[0]=BCD_TO_DEC(DS1302_ReadByte(0x8c|0x01));//读取年
    DS1302_TIME[1]=BCD_TO_DEC(DS1302_ReadByte(0x88|0x01));//读取月
    DS1302_TIME[2]=BCD_TO_DEC(DS1302_ReadByte(0x86|0x01));//读取日	
    DS1302_TIME[3]=BCD_TO_DEC(DS1302_ReadByte(0x84|0x01));//读取时
    DS1302_TIME[4]=BCD_TO_DEC(DS1302_ReadByte(0x82|0x01));//读取分	
    DS1302_TIME[5]=BCD_TO_DEC(DS1302_ReadByte(0x80|0x01));//读取秒	
    DS1302_TIME[6]=BCD_TO_DEC(DS1302_ReadByte(0x8a|0x01));//读取星期
}

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>

//定义全局函数
u8 DEC_TO_BCD(u8 val);  //十进制转BCD码
u8 BCD_TO_DEC(u8 val);  //BCD码转十进制
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);
//加入全局变量
extern u8 DS1302_TIME[7];
#endif