【正文】 能在3V超低壓工作；時鐘電路由 DS1302 提供，它是一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、星期、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為 ～ 。采用三線接口與 CPU 進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或 RAM 數(shù)據(jù)。 DS1302 內(nèi)部有一個 31*8的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器?？僧a(chǎn)生年、月、日、星期、時、分、秒，具有使用壽命長，精度高和低功耗等特點，同時具有掉電自動保存功能；顯示部份由 19 個數(shù)碼管， 3片 74ls164 串并轉(zhuǎn)換芯片， 7個 8550 三極管 構(gòu)成。使用動態(tài)掃描顯示方式對數(shù)字的顯示。 主要單元電路的設(shè)計 單片機主控制模塊的設(shè)計 AT89S51 是 ATMEL 公司推出的一款在線系統(tǒng)可編程（ ISPIn System Programmed）單片機 ,通過相應(yīng)的 ISP 軟件和一根并行接口或串行接口下載線，用戶可以對單片機進行編程操作。其引腳如圖（ 1）所示。 AT89C51 主控制模 塊 DS1302 時鐘電路 LED 數(shù)碼管顯示 鍵盤掃描電路 7 其功能如下： 8KB 系統(tǒng)可編程 FLASH 程序存儲器，三級安全保護， 256B 的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器。 的工作電壓。 最高工作頻率 33MHz。 32 個可編程 I/O 引腳。 3個 16 位定時計數(shù)器。 一個全雙工的串行通信口。 支持 ISP 程序下載。 7個中斷源，支持在掉電模式下相應(yīng)中斷。 雙數(shù)據(jù)指針使程序運行的更快。 P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78R S T / V P D9P 3. 0/ R x D10P 3. 1/ T x D11P 3. 2/ IN T 012P 3. 3/ IN T 113P 3. 4/ T 014P 3. 5/ T 115P 3. 6/ W R16P 3. 7/ R D17X T A L 218X T A L 119GND20P 2. 021P 2. 122P 2. 223P 2. 324P 2. 425P 2. 526P 2. 627P 2. 728P S E N29A L E /P R O G30E A /V p p31P 0. 732P 0. 633P 0. 534P 0. 435P 0. 336P 0. 237P 0. 138P 0. 039V C C40A T 89 C 5189 C 5 1Y112MC430PC530P 圖（ 1）主控制系統(tǒng) 時鐘電路模塊的設(shè)計 的性能特性 : 實時時鐘，可對秒、分、時、日、周、月、年以及帶閏年補償?shù)哪赀M行技術(shù)； 用于高速數(shù)據(jù)暫存的 31*8 位 RAM； 最少引腳的串行 I/O； 電壓工作范圍； 8 時耗電小于 300 mA； 用于時鐘或 RAM 數(shù)據(jù)讀寫的單字節(jié)或多字節(jié)（脈沖方式）數(shù)據(jù)傳送方式； 簡單的 3 線接口； 可選的 慢速充電（至 Vcc1）的能力。 DS1302 時鐘芯片包括實時時鐘 /日歷和 31 字節(jié)的靜態(tài) RAM。它經(jīng)過一個簡單的串行接口與微處理器通信。實時時鐘 /日歷提供秒、分、時、日、周、月和年等信息。對于小于 31天的月和月末的日期自動進行調(diào)整，還包括閏年校正的功能。時鐘的運行可以采用 24h 或帶 AM（上午） /PM（下午）的 12h 格式。采用三線接口與 CPU 進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或RAM 數(shù)據(jù)。 DS1302 有主電源 /后備電源雙電源引腳： Vcc1 在單電源與電池供電的系統(tǒng)中提供底電源，并提供低功率的 電池備份； Vcc2 在雙電源系統(tǒng)中提供主電源，在這種運用方式中， Vcc1 連接到備份電，以便在沒有主電源的情況下能保存時間信息以及數(shù)據(jù)。 DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 中較大者供電。當 Vcc2 大于Vcc1+ 時， Vcc2 給 DS1302 供電 。當 Vcc2 小于 Vcc1 時 ,DS1302 由 Vcc1 供電。 數(shù)據(jù)操作原理 圖（ 2）示出 DS1302 的引腳排列，其中 Vcc1 為后備電源， Vcc2 為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。 DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 兩者中的較大者供電。當 Vcc2大于 Vcc1+ 時， Vcc2 給 DS1302 供電。當 Vcc2小于 Vcc1 時， DS1302 由 Vcc1 供電。 X1和 X2 是振蕩源，外接 KHz 晶振。 RST 是復位 /片選線，通過把 RST 輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。RST 輸入有兩種功能：首先， RST 接通控制邏輯，允許地址 /命令序列送入移位寄存器；其次， RST 提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當 RST 為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對 DS1302 進行操作。如果在傳送過程中 RSTS置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送， I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài) 。上電動行時，在 Vcc大于等于 之前， RST 必須保持低電平。中有在 SCLK 為低電平時，才能將RST 置為高電平， I/O 為串行數(shù)據(jù)輸入端（雙向）。 SCLK 始終是輸入端。 DS1302引腳如圖 2 所示。其引腳功能如表 1所示。 9 1122334455667788D S 1 3 0 2 圖（ 2） 表 1 DS1302 引腳功能 引腳號 引腳名稱 功能 1 Vcc2 主電源 2， 3 X1,X2 振蕩源，外接 32 768kHz晶振 4 GND 地址 5 RST 復位 /片選線 6 I/O 串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出端（雙向） 7 SCLK 串行數(shù)據(jù)輸入端 8 Vcc1 后備電源 時鐘電路原理及說 明 1．時鐘芯片 DS1302 的工作原理： DS1302 在每次進行讀、寫程序前都必須初始化，先把 SCLK 端置 “ 0”，接著把 RST 端置“ 1”，最后才給予 SCLK 脈沖；讀 /寫時序如下圖 3所示。表 2為DS1302 的控制字，此控制字的位 7必須置 1，若為 0 則不能把對 DS1302 進行讀寫數(shù)據(jù)。對于位 6，若對程序進行讀 /寫時 RAM=1，對時間進行讀 /寫時， CK=0。位 1 至位 5 指操作單元的地址。位 0是讀 /寫操作位，進行讀操作時，該位為 1；該位為 0則表示進行的是寫操作?？刂谱止?jié)總 是從最低位開始輸入 /輸出的。表6為 DS1302 的日歷、時間寄存器內(nèi)容：“ CH”是時鐘暫停標志位，當該位為 1時，時鐘振蕩器停止， DS1302 處于低功耗狀態(tài)；當該位為 0 時，時鐘開始運行。“ WP”是寫保護位，在任何的對時鐘和 RAM 的寫操作之前， WP 必須為 0。當“ WP”為 1 時，寫保護位防止對任一寄存器的寫操作。 2． DS1302 的控制字節(jié) DS1302 的控制字如表 2所示?？刂谱止?jié)的高有效位（位 7）必須是邏輯 1，如果它為 0，則不能把數(shù)據(jù)寫入 DS1302 中，位 6 如果 0，則表示存取日歷時鐘數(shù) 10 據(jù)，為 1表示存取 RAM 數(shù)據(jù)；位 5 至位 1 指示操作單元的地址；最低有效位（位0）如為 0表示要進行寫操作，為 1表示進行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出 表 2 DS1302 的控制字格式 7 6 5 4 3 2 1 0 RAM RD 1 / CK A4 A3 A2 A1 A0 /WR 3．數(shù)據(jù)輸入輸出（ I/O） 在控制指令字輸入后的下一個 SCLK 時鐘的上升沿時，數(shù)據(jù)被寫入 DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位 0 開始。同樣，在緊跟 8 位的控制指令字后的下一個 SCLK脈沖的下降沿讀出 DS1302 的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時從低位 0 位到高位 7。如下圖（ 3）所示 圖（ 3） DS1302 讀 /寫時序圖 4． DS1302 的寄存器 DS1302 有 12個寄存器，其中有 7 個寄存器與日歷、時鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為 BCD 碼形式 ,其日歷、時間寄存器及其控制字見表 3。 11 表 3 DS1302 的日歷、 時間寄存器 寫寄存器 讀寄存器 Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 80H 81H CH 10 秒 秒 82H 83H 10 秒 分 84H 85H 12/24 0 10 時 時 AM/PM 86H 87H 0 0 10 日 日 88H 89H 0 0 0 10 月 月 8AH 8BH 0 0 0 0 0 星期 8CH 8DH 10 年 年 8EH 8FH WP 0 0 0 0 0 0 0 此外， DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、 充電寄存器、時鐘突發(fā)寄存器及與 RAM 相關(guān)的寄存器等。時鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。 DS1302 與 RAM 相關(guān)的寄存器分為兩類：一類是單個 RAM 單元，共 31個，每個單元組態(tài)為一個 8 位的字節(jié)，其命令控制字為 C0H～ FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；另一類為突發(fā)方式下的 RAM 寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的 RAM 的 31 個字節(jié)，命令控制字為 FEH(寫 )、 FFH(讀 )。 顯示模塊的設(shè)計 顯示部分采用普通的共陽數(shù)碼管顯示，采用動態(tài)掃描，以減少硬件電路。考慮到一次掃描 19 位數(shù)碼管顯示時會出現(xiàn)閃爍情況，設(shè)計時 19 個數(shù)碼管分 3 排同時掃描。第一排 6 個數(shù)碼管分別是千年、百年、十年、年、十月、月，第二排 6為數(shù)碼管分別為十時、時、十分、分、十秒、秒，第三排 7位數(shù)碼管分別為星期、陰歷十月、陰歷月、陰歷十日、陰歷日、十日、日。顯示時采用串行口輸出碼段，用 3 片 74LS164 來驅(qū)動 3排數(shù)碼管，這樣掃描一次只需 7ms。 74LS164 內(nèi)部為 8 個 D 觸發(fā)器，用以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行移位， 74LS164 特性見表 4。單片機以串行口方式 0（移位寄存器方式）輸出數(shù)據(jù)， 3片 74LS164 作為 3排數(shù)碼管的串 /并轉(zhuǎn)換顯示接口。 74LS164 為 TTL 單向 8 位寄存器，可實現(xiàn)串行 12 輸入，并行輸出。其中 A、 B（第 2 腳）為串行數(shù)據(jù)輸入端， 2個引腳按邏輯“與”運算規(guī)律輸入信號，共一個輸入信號時可并接，共同作為輸入端。 CP（第8腳）為時鐘輸入端，可連接到串行口的 TXD 端。每一個時鐘信號的上升沿加到CP端時，移位寄存器移一位。 8 個時鐘脈沖過后， 8位二進制 數(shù)全部移入 74LS164中。 MR 腳（第 9腳）為復位端，當該腳為低電平時，移位寄存器各位復 0；只有當它為高電平時，時鐘脈沖才起作用。 Q1Q8(第 36 和 1013 引腳 )并行輸出端分別接數(shù)碼管的 ha(因為串行口從低位開始傳送 )各段對應(yīng)的引腳上。在給出了8個脈沖后，最先進入 74LS164 的第一位。 3 片 74LS164 首尾相串，而時鐘端則接在一起。這樣，當輸入 8 個脈沖時，從單片機 RXD 端輸出的第一個字節(jié)數(shù)據(jù)到達了第一片 74LS164 中，而當?shù)诙€ 8個脈沖到來后，第一字節(jié)數(shù)據(jù)就進入了第二片 74LS164，而隨后的第 二字節(jié)的數(shù)據(jù)則進入了第一片 74LS164。這樣，當?shù)谌齻€ 8個脈沖完成后，首次送出的數(shù)據(jù)被送到了最下面的 163（第 3 片）中，其他數(shù)據(jù)依次出現(xiàn)在第二和第一片 74LS164 中，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)在 74LS