【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 3. 全靜態(tài) 操作 ： 0—— 24Hz； 4. 1000 次擦寫(xiě)周期； 5. 三級(jí) 加密程序存 儲(chǔ) 器 ； 6. 256 8 字節(jié)內(nèi)部 RAM； 7. 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口 ； 8. 6 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí) ； 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器 ； 9. 可編程串行 UART 通道； 10. 低 功 耗空閑和掉電 模 式 。 此外， AT89C52 是用靜態(tài)邏輯來(lái)設(shè)計(jì)的，其工作頻率可下降到 0Hz，并提供兩種可用軟件來(lái)選擇的省電方式 —— 空閑方式（ Idle Mode）和掉電方式（ Power Down Mode）。在空閑方式中， CPU 停止工作，而 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)都繼續(xù)工作。在掉電方式中，片內(nèi)振蕩器停止工作，由于時(shí)鐘被“凍結(jié)”，使一切功能都暫停，只保存片內(nèi) RAM 中的內(nèi)容，直到下一次硬件復(fù)位為止 [8]。 圖 AT89C52 芯片 PDIP 封裝引腳圖 AT89C52 為適應(yīng)不同的產(chǎn)品需求，采用 PDIP、 TQFP、 PLCC 三種封裝形式，本 系內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 統(tǒng)采用雙列 直插 PDIP 封裝形式 ，如圖 。 時(shí)鐘日歷芯片 選擇 常用時(shí)鐘日歷芯片比較 在電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)中，常用的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片有 DS1288 DS121 DS164 DS1302。每種芯片的主要時(shí)鐘功能基本相同，只是在引腳數(shù)量、備用電池的安裝方式、計(jì)時(shí)精度和擴(kuò)展功能等方面略有不同。 DS12887 與 DS1216 芯片都有內(nèi)嵌式鋰電池作為備用電池； X1203 引腳少，沒(méi)有嵌入式鋰電池，跟 DS1302 芯片功能相似，只是相比較之下， X1203與 AT89C52 搭配使用時(shí) 占用 I/O 口 較多。 DS1643 為 帶有全功能實(shí)時(shí)時(shí)鐘的 8K 8 非易失性 SRAM，集成了非易失性 SRAM、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、晶振、電源掉電控制電路和鋰電池電源， BCD 碼表示的年、月、日、星期、時(shí)、分、秒，帶閏年補(bǔ)償。同樣， DS1643 擁有28 只管腳，硬件連接起來(lái) 占用微處理器 I/O 口較多，不 方便 系統(tǒng)功能拓展和維護(hù) 。故而從性價(jià)比 和 貨源上考慮，本設(shè)計(jì)采用實(shí)時(shí)時(shí)鐘日歷芯片 DS1302。 DS1302 簡(jiǎn)介 DS1302 是美國(guó) DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗的實(shí)時(shí)時(shí)鐘 日歷 芯片，附加 31 字節(jié)靜態(tài) RAM，采用 SPI 三 總 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) ～ 。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)后 備 電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力 ， 并且可以關(guān)閉充電功能。 。 有主電源和備份電源雙引腳，而且備份 電源 可由大容量電容（＞ 1F）來(lái)替代。 需要強(qiáng)調(diào)的是， DS1302 需要使用 的晶振。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） DS1302 引腳說(shuō)明 DS1302 引腳圖參照?qǐng)D 。 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(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。 DS1302 由 VCC1 或 VCC2 兩者中的較大者供電。當(dāng)VCC2 大于 VCC1+ 時(shí)， VCC2 給 DS1302 供電。當(dāng) VCC2 小于 VCC1 時(shí)， DS1302由 VCC1 供電。 X X2 為振蕩源，外接 晶振。 RST 是復(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 輸入有兩種功能 : (1) RST 接通控制邏輯，允許地址 /命令序列送入移位寄存器 。 (2) RST 提供了終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的 傳送手段 。 當(dāng) RST 為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì) DS1302 進(jìn)行操作。如果在傳送過(guò)程中置 RST 為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，并且 I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在 VCC≥ 之前， RST 必須保持低電平。只有在 SCLK 為低電平時(shí)，才能將 RST 置為高電平。 I/O 為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端 (雙向 )，下文有詳細(xì)說(shuō)明。 SCLK 為時(shí)鐘輸入端。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t leN u m be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 9 Jun 20 08 S he e t o f F i l e : C : \ D o c um e nt s a n d S e tt i ng s \ A d m i ni st r a t or \桌面 \常亮畢業(yè)設(shè)計(jì) \電路圖 \多功能電子時(shí)鐘畢業(yè)設(shè)計(jì)電路圖 .ddbD r a w n B y :V C C 11X12X23G N D4V C C 2 8S C L K 7I / O 6R S T 5D S 13 02 圖 DS1302 芯片引腳圖 其引腳功能參照表 。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 表 DS1302 引腳功能說(shuō)明 引腳號(hào) 名稱 功能 1 VCC1 備份電源輸入 2 X1 晶振輸入 3 X2 晶振輸出 4 GND 地 5 RST 控制移位寄存器 /復(fù)位 6 I/O 數(shù)據(jù)輸入 /輸出 7 SCLK 串行時(shí)鐘 8 VCC2 主電源輸入 DS1302 的控制字和讀寫(xiě)時(shí)序說(shuō)明 在編程過(guò)程中要注意 DS1302 的讀寫(xiě)時(shí)序。 DS1302 是 SPI 總線驅(qū)動(dòng)方式。它不僅要向寄存器寫(xiě)入控制字，還需要讀取相應(yīng)寄存器的數(shù)據(jù)。要想與 DS1302 通信，首先要先了解 DS1302 的控制字。 DS1302 的控制字如 表 。 表 DS1302 控制 字（即地址及命令字節(jié)） BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 1 RAM A4 A3 A2 A1 A0 RD CK WR 控制字的作用是設(shè)定 DS1302 的工作方式、傳送字節(jié)數(shù)等。每次數(shù)據(jù)的傳輸都是由控制字開(kāi)始?？刂谱指魑坏暮x和作用如下： 1. BIT7： 控制字的最高有效位 ， 必須是邏輯 1，如果它為 0，則不能把數(shù)據(jù)寫(xiě)入到DS1302 中。 2. BIT 6：如果為 0，則表示存取日 歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為 1 表示存取 RAM 數(shù)據(jù)； 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 3. BIT 5 至 BIT 1（ A4～ A0）： 用 A4～ A0 表示，定義片內(nèi)寄存器和 RAM 的地址。 定義如下： 當(dāng) BIT 6 位 =0 時(shí)，定義時(shí)鐘和其他寄存器的地址。 A4～ A0=0～ 6，順序?yàn)槊?、分、時(shí)、日、月、星期、年的寄存器。當(dāng) A4～ A0=7，為芯片寫(xiě)保護(hù)寄存器地址。當(dāng) A4～ A0=8，為慢速充電參數(shù)選擇寄存器。當(dāng) A4～ A0=31，為時(shí)鐘多字節(jié)方式選擇寄存器。 當(dāng) BIT 6=1 時(shí)，定義 RAM 的地址， A4～ A0=0～ 30，對(duì)應(yīng)各子地址的 RAM，地址31 對(duì)應(yīng)的是 RAM 多字節(jié)方式選擇寄存器 。 4. BIT 0（最低有效位）：如為 0，表示要進(jìn)行寫(xiě)操作，為 1 表示進(jìn)行讀操作。 控制字總是從最低位開(kāi)始輸出。在控制字指令輸入后的下一個(gè) SCLK 時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫(xiě)入 DS1302，數(shù)據(jù)輸入從最低位（ 0 位）開(kāi)始。同樣，在緊跟 8 位的控制字指令后的下一個(gè) SCLK 脈沖的下降沿，讀出 DS1302 的數(shù)據(jù)，讀出的數(shù)據(jù)也是從最低位到最高位。 圖 DS1302 數(shù)據(jù)讀寫(xiě)時(shí)序 DS1302 的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)方式有兩種，一種是單字節(jié)操作方式，一種是多字節(jié)操作方式。每次僅寫(xiě)入或讀出一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)稱為單字節(jié)操作，每次對(duì)時(shí)鐘 /日歷的 8 字節(jié)或 31 字節(jié)RAM 進(jìn)行全體寫(xiě)入或讀出的操作，稱其為多字節(jié)操作方式。當(dāng)以多字節(jié)方式寫(xiě)時(shí)鐘寄內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 存器時(shí)，必須按數(shù)據(jù)傳送的次序依次寫(xiě)入 8 個(gè)寄存器。但是，當(dāng)以多字節(jié)方式寫(xiě) RAM時(shí)，不必寫(xiě)所有 31字節(jié)。不管是否寫(xiě)了全部 31字節(jié)，所寫(xiě)的每一個(gè)字節(jié)都將傳送至 RAM。 為了啟動(dòng)數(shù)據(jù)的傳輸， CE 引腳 信號(hào)應(yīng)由低變高，當(dāng)把 CE 驅(qū)動(dòng)至邏輯 1 的狀態(tài)時(shí)，SCLK 必須為邏輯 0，數(shù)據(jù)在 SCLK 的上升沿串行輸入。無(wú)論是讀周期還是寫(xiě)周期，也無(wú)論送方式是單字節(jié)傳送還是多字節(jié)傳送，都要通過(guò)控制字 指定 40 字節(jié)中的哪個(gè)將被訪問(wèn)。 在開(kāi)始 8 個(gè)時(shí)鐘周期把命令字（具有地址和控制信息的 8 位數(shù)據(jù)）裝入移位寄存器之后，另外的時(shí)鐘在讀操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)，在寫(xiě)操作時(shí)輸入數(shù)據(jù)，所有的數(shù)據(jù)在時(shí)鐘的下降沿變化。所有寫(xiě)入或讀出操作都是先向芯片發(fā)送一個(gè)命令字節(jié)。對(duì)于單字節(jié)操作，包括命令字節(jié)在內(nèi)，每次為 2 個(gè)字節(jié)，需要 16 個(gè)時(shí)鐘；對(duì)于時(shí)鐘 /日歷多字節(jié)模式操作，每 次為 7 個(gè)字節(jié)，需要 72 個(gè)時(shí)鐘；而對(duì)于 RAM 多字節(jié)模式操作，每次則為 32 字節(jié)，需要多達(dá) 256 個(gè)時(shí)鐘。這里僅給出單字節(jié)讀寫(xiě)時(shí)序，如圖 。 多字節(jié)操作方式與其類似，只是后面跟的字節(jié)數(shù)不止一個(gè)。 DS1302 的片內(nèi)寄存器 通過(guò)控制字對(duì) DS1302 片內(nèi)寄存器進(jìn)行尋址之后，即可就所選中寄存器的各位進(jìn)行操作。片內(nèi)各寄存器及各位的功能定義如表 。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 表 DS1302 有關(guān) 日歷、時(shí)間 的 寄存器 讀寄存器 寫(xiě)寄存器 BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 范圍 81H 80H CH 10 秒 秒 0059 83H 82H 10 分 分 0059 85H 84H 24/12 0 10 時(shí) 時(shí) 112 023 AM/PM 87H 86H 0 0 10 日 日 131 89H 88H 0 0 10 月 月 112 8BH 8AH 0 0 0 0 0 周日 17 8DH 8CH 10 年 年 0099 8FH 8EH WP 0 0 0 0 0 0 0 — DS1302 有關(guān)日歷、時(shí) 間的寄存器共有 10 個(gè)， 時(shí)鐘 /日歷包含在 其中 的 7 個(gè)寫(xiě) /讀寄存器內(nèi)，這 7 個(gè)寄存器分別是秒、分、小時(shí)、日、月、星期和年。 小時(shí)寄存器（ 85H、 84H）的位 7 用于定義 DS1302 是運(yùn)行于 12 小時(shí)模式還是 24 小時(shí)模式。當(dāng)為 12 小時(shí) 制式 時(shí)，位 5 為“ 0”表示 AM；為“ 1”表示 PM。 在 24 小時(shí) 制式下 ，位 5 是第二個(gè) 10 小時(shí)位 （ 20～ 23 時(shí)） 。 秒寄存器（ 81H、 80H）的位 7 定義為時(shí)鐘暫停標(biāo)志（ CH）。當(dāng)該位置為 1 時(shí)，時(shí)鐘振蕩器停止， DS1302 處于低功耗狀態(tài)；當(dāng)該位置為 0 時(shí)，時(shí)鐘開(kāi)始運(yùn)行。 一般在設(shè)置時(shí)鐘時(shí)，可以停止其工 作，設(shè)定完之后，再啟動(dòng)其工作。 控制寄存器（ 8FH、 8EH）的位 7 是寫(xiě)保護(hù)位（ WP），其它 7 位均置為 0。在任何 片內(nèi) 時(shí)鐘 /日歷寄存器 和 RAM，在 寫(xiě)操作之前， WP 位必須為 0，否則將不可寫(xiě)入。 當(dāng) WP位為 1 時(shí)，寫(xiě)保護(hù)位防止對(duì)任一寄存器的寫(xiě)操作。 因此，通過(guò)置寫(xiě)保護(hù)位，可以提高數(shù)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 據(jù)的安全性。 另外，還有慢速充電控制寄存器和 RAM 寄存器。如表 。 表 充電控制寄存器和 RAM 寄存器 各位定義 慢速充電寄存器控制著 DS1302 的慢速充電特性。寄存器的 BIT4～ BIT7（ TCS）決定是否具備充電性能：僅在編碼為 1010 的條件下才具備充電性能，其他編碼組合不允許充電。 BIT2 和 BIT3 選擇在 VCC2 和 VCC1 之間是一個(gè)還是兩個(gè)二極管串入其中。如果編碼DS 是 01，選擇一個(gè)二極管；如果編碼是 10，選擇兩個(gè)二極管；其他編碼將不允許充電。該寄存器的 BIT0 和 BIT1 用于選擇與二極管相串聯(lián)的電阻值。其中編碼 RS=01 為 2 KΩ，RS=10 為 4 KΩ， RS=11 為 8 KΩ，而 RS=00 將不允許進(jìn)行充電。因此，根據(jù)慢速充電寄存器的不同編碼可得到不同的充電電流。其具體計(jì)算如公式 ： I充 電 0DE=(V V V )/R 式 （ ） 式中： V0—— 所接入的 工作電壓； VD—— 二極管壓降，一個(gè)按 計(jì)算； R—— 慢速充電控制寄存器 0 和 1 位編碼決定的電阻值； VE—— VCC1 腳所接入的電池電壓。 RAM 寄存 器尋址空間一次排列的 31 字節(jié)靜態(tài) RAM 可為用戶使用，備用電源位RAM 提供了掉電保護(hù)功能。寄存器和 RAM 的操作通過(guò)命令字節(jié)的 BIT6 加以區(qū)別。當(dāng)BIT6 為“ 0”時(shí)對(duì) RAM 區(qū)進(jìn)行尋址；否則將對(duì)時(shí)鐘 /日歷寄存器尋址 [11]。其操作方法與前述相同。 具體驅(qū)動(dòng)程序 參 見(jiàn) 附錄 A。 BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 充電控制寄存器