基于时钟芯片DS1302的万年历的设计

    1 时钟芯片DS1302简介^[1,2]

    DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的低功耗实时时钟芯片,它可以对年、月、日、周、日、时、分、秒进行计时,并能够对每月的天数和闰年的天数进行自动调整,时钟可以采用24小时制,也可以采用12小时制。DS1302功耗很低,保持数据和时钟信息时功率小于1uW,在没有电源供电的情况下,可以工作长达10年的时间。其管脚如图 1所示 ,具体各管脚功能如下:

    (1)V_CC1和V_CC2为电源管脚 ,其中V_CC2为 主 电 源 ,V_CC1为备用电源 。当V_CC2≥ V_CC1 +0.2V时 ,由V_CC2 给DS1302提供电源;当V_CC2 ≤ V_CC1时 ,则由V_CC1作为电源。DS1302的工作电压范围较宽 :2.0～ 5.5V,在应用中可以将V_CC2直接与单片机等电源相连。

    (2)X1,X2为晶振管脚 ,DS1302工作时 ,要求X1,X2外接32.768KHz的晶振。

    (3)CE为芯片使能管脚,也可标注为管脚^[3]。DS1302正常工作时,需要其为高电平。

    (4)SCLK为串行读写时钟信号。

    (5)I/O为数据输入输出管脚。

    (6)GND为地管脚。

    DS1302与单片机等微处理器接口时 ,可以采用简单的同步串行工作方式,仅需要三个口线与单片机相连:(1)CE管脚、(2)I/O管脚、(3)串行时钟SCLK管脚。

    DS1302内部有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,其日历、时间寄存器及其控制字如表1所示^[1,4]。此外,DS1302内部还有年份寄存器、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。对于开发者来说,主要使用DS1302内部的这12个寄存器。如果在开发系统中,微处理器的RAM空间不够等,也可以使用DS1302内部的RAM空间。DS1302内部还有31个RAM单元,每个单元为8位。31个单元对应着62个命令控制字:C0H～FDH,共62个,其中奇数为读操作,偶数为写操作。当然,也可以一次性地读写这31个单元,命令控制字分别为FEH(写)、FFH(读),这种方式称为突发方式。

    2 DS1302的读写时序

    对于一个可编程电子器件的使用,除了了解它的基本特性之外,最重要的就是它的时序图。对于开发者来说,一定要理解所用器件的时序图,否则难以掌握其应用。

    在本文中设计了基于DS1302和89C51单片机的万年历,主要完成对DS1302的读操作,所以这里重点介绍其读操作时序。DS1302的读操作时序如图 2所示。可以看出,首先传送命令字,然后才读取数据。由于是串行出入/输出,数据要按位依次传输。注意命令字的传输都是在SCLK的上升沿时发生,而数据的传输是在SCLK的下降沿发生的。