DS1302是由美國(guó)DALLAS公司推出的具有涓細(xì)電流充電能力的低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。它可以對(duì)年、月、日、周、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，且具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能。Atmel公司的ATMEGA48是一款高性能、低功耗的8 位AVR微處理器。本文利用這兩種芯片，設(shè)計(jì)了實(shí)時(shí)時(shí)鐘，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和定時(shí)控制系統(tǒng)。下面講介紹DS1302與ATMEGA48的應(yīng)用：

1.電路連接

Atmel公司的ATMEGA48是一款高性能、低功耗的8 位AVR微處理器，使用先進(jìn)的RISC 結(jié)構(gòu)，大多數(shù)指令的執(zhí)行時(shí)間為單個(gè)時(shí)鐘周期，所以運(yùn)算速度更快。兩個(gè)具有獨(dú)立預(yù)分頻器和比較器功能的8 位定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器;一個(gè)具有預(yù)分頻器、比較功能和捕捉功能的16 位定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器;具有獨(dú)立振蕩器的實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器RTC;六通道PWM;8路10 位ADC（TQFP 與MLF 封裝）［ 6路10 位ADC（ PDIP 封裝）］;可編程的串行USART 接口;可工作于主機(jī)/ 從機(jī)模式的SPI 串行接口;面向字節(jié)的兩線串行接口;具有獨(dú)立片內(nèi)振蕩器的可編程看門(mén)狗定時(shí)器;片內(nèi)模擬比較器;引腳電平變化可引發(fā)中斷及喚醒MCU等。

其具有的下面特點(diǎn)無(wú)論從編程、自編程和加密等方面都給用戶提供了很大的方便。4K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可擦寫(xiě)10，000 次的可編程Flash;具有獨(dú)立鎖定位的可選Boot 代碼區(qū)，通過(guò)片上Boot程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程;256字節(jié)的擦寫(xiě)100，000 次的EEPROM;512字節(jié)的片內(nèi)SRAM，可以對(duì)鎖定位進(jìn)行編程以實(shí)現(xiàn)用戶程序的加密。

DS1302 是美國(guó)DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，體積小、與單片機(jī)接口簡(jiǎn)單、工作電壓范圍寬（2.5~5.5V）、功耗低、接口容易、占用CPU I/O口線少、可對(duì)時(shí)鐘芯片備份電池進(jìn)行涓流充電等特點(diǎn)。所以應(yīng)用方便，被很多設(shè)計(jì)者所青睞。

圖1 ATMEGA48與DS1302的電路連接

ATMEGA48與DS1302的電路連接如圖1所示。由于ATMEGA48有可選的內(nèi)部振蕩器，所以只需接通電源即可;DS1302需要一個(gè)32768Hz的晶振，和一個(gè)備用電池?？梢钥闯鼋Y(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單（由于本文只介紹ATMEGA48和DS1302的應(yīng)用，所以其余的顯示電路和數(shù)據(jù)采集電路均省略。）。

2.通訊程序（ASM）

DS1302的時(shí)序如圖2。

圖2 DS1302的時(shí)序

根據(jù)時(shí)序圖，給出下面的讀/寫(xiě)程序：

讀出數(shù)據(jù)子程序如下：

;sbi portd，7 ;假設(shè)調(diào)用子程序以前已經(jīng)保持rst為高

RDS： clr r17 ;將取到的數(shù)據(jù)保存到R17中

ldi r24，8

sbi portd，6 ;sclk

RDS1： cbi portd，6 ;sclk 下降沿讀取數(shù)據(jù)

nop

IN R16，pind ;從CPU I/O讀取數(shù)據(jù)

nop

sbi portd，6 ;sclk

BST R16，5 ;復(fù)制PIND.5到T

LSR R17

BLD R17，7 ;復(fù)制T到R17.7

dec r24

CPI R24，0

BRNE RDS1

RET

注：ATMEGA48 I/O口有三個(gè)寄存器分別是：數(shù)據(jù)寄存器- PORTx、數(shù)據(jù)方向寄存器- DDRx 和端口輸入引腳- PINx。I/O作為數(shù)據(jù)輸入使用時(shí)，讀取數(shù)據(jù)命令應(yīng)為 IN Rd，PINx，如果使用IN Rd，PORTx則讀取到的是I/O口的狀態(tài)，盡管將DDRx設(shè)置成數(shù)據(jù)輸入。特別注意的是，讀取軟件賦予引腳電平和執(zhí)行讀取指令in 之間至少有一個(gè)時(shí)鐘周期的間隔，文中用nop間隔。

寫(xiě)入數(shù)據(jù)（命令/地址）子程序如下：

;ldi R17，data ;假設(shè)要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)已經(jīng)存放到R17中

;sbi portd，7 ;假設(shè)調(diào)用子程序以前已經(jīng)保持rst為高

WDS： ldi r24，8

WDS1： cbi portd，6 ;sclk

in r16，portd ;讀入D口狀態(tài)

BST R17，0 ;將R17.0復(fù)制到T

BLD R16，5 ;將T復(fù)制到R16.5

nop

out portd，r16 ;寫(xiě)數(shù)據(jù)到portd（R16.5-》portd.5）

sbi portd，6 ;sclk

lsr r17

dec r24

CPI R24，0

BRNE WDS1

RET

關(guān)于命令字節(jié)的說(shuō)明。DS1302命令字節(jié)由8位組成，BIT 0 為1時(shí)，讀取數(shù)據(jù)，為0時(shí)寫(xiě)入數(shù)據(jù)。BIT 1-5 為地址。BIT 6 為1時(shí)指向31個(gè)RAM，為0 時(shí)指向時(shí)鐘寄存器。BIT 7 必須為1，為0時(shí)將使DS1302停止。

DS1302的控制寄存器的第七位是寫(xiě)保護(hù)位，所以在寫(xiě)入數(shù)據(jù)前應(yīng)該將其關(guān)閉，并在寫(xiě)數(shù)據(jù)完畢后將其使能。下面是一段完整的設(shè)置分的程序。

ldi r19，0x43 ;假設(shè)當(dāng)前時(shí)間為43分，DS1302時(shí)間寄存器保存的數(shù)據(jù)為10進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制存儲(chǔ)。

ldi r18，0x82 ;寫(xiě)分 命令

ldi r27，0x00 ;x H

ldi r26，19 ;x L 在這里使用間接尋址，所以只需改變R19的數(shù)據(jù)即可。

WRITE_DS1302：

cbi portd，7

cbi portd，6

sbi portd，7

ldi r17，0x8e ;控制寄存器en_WRITE

rCALL WDS

ldi r17，0 ;寫(xiě)操作前WP=0

rCALL WDS

mov r17，r18 ;寫(xiě)秒 分 時(shí) 日 月 星期 年 地址

rCALL WDS

ld r17，x ;寫(xiě)秒 分 時(shí) 日 月 星期 年（R19中的數(shù)據(jù)）

rCALL WDS

cbi portd，7

cbi portd，6

sbi portd，7

ldi r17，0x8e ;控制寄存器un_en_WRITE

rCALL WDS

ldi r17，0x80 ;寫(xiě)操作前WP=1

rCALL WDS

cbi portd，7

RET

同樣，下面給出了一個(gè)完整的讀取分的程序

ldi r18，0x83 ;讀分 命令

ldi r27，0x00 ;x H

ldi r26，19 ;x L 將取到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到R19中。

READ_DS1302：

cbi portd，7

cbi portd，6

sbi portd，7

mov r17，r18 ;寫(xiě)秒 分 時(shí) 日 月 星期 年 地址

rCALL WDS

rCALL RDS

st x，r17 ; 保存數(shù)據(jù)到R19

cbi portd，7

RET

整合寫(xiě)和讀分的程序，改變R18的內(nèi)容就可以實(shí)現(xiàn)“秒、分、時(shí)、日、月、星期、年”的讀寫(xiě)，寫(xiě)操作時(shí)只需改變R19的內(nèi)容就可以將新的數(shù)據(jù)寫(xiě)入，讀操作時(shí)直接讀取R19的內(nèi)容即可。也可以通過(guò)此程序直接來(lái)對(duì)31個(gè)RAM進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取。

3.DS1302的充電功能

DS1302的涓流充電功能也是非常方便的，同時(shí)又是其非常重要的一個(gè)功能，所以簡(jiǎn)單介紹一下其使用。其原理框圖如圖3。DS1302有一個(gè)單獨(dú)的寄存器控制涓流充電。BIT7:BIT4是涓流充電功能的選擇器，只有當(dāng)它們被設(shè)置成1010才能夠?qū)⑵涫鼓?。使用DS（BIT3和BIT2）可以在一個(gè)和兩個(gè)二極管之間選擇;使用RS（BIT1和BIT0）可以選擇兩個(gè)電源（Vcc1和Vcc2）之間的電阻，這兩個(gè)選擇器共同使用來(lái)幫助您得到所需要的電流。

圖3 DS1302充電原理圖

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)這一實(shí)踐，表明應(yīng)用DS1302在測(cè)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)記錄，其軟硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，時(shí)間記錄準(zhǔn)確。同時(shí)由于ATMEGA48的高速度，大數(shù)據(jù)吞吐，給實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)了很大方便。由于筆者水平有限，僅將應(yīng)用筆記供大家參考。
責(zé)任編輯人：CC