利用實時時鐘芯片 DS1307 設(shè)計一個能夠調(diào)節(jié)時間的實時時鐘。 介紹采用 I2C 總線接口實時時鐘芯片 DS1307 進行準確定時的設(shè)計原理， 提出實時時鐘芯片 DS1307 與單片機接口電路的設(shè)計方法，同時給出幾個典型程序?qū)嵗?，通過 Proteus 軟件進行仿真實現(xiàn)。

先來說說實時時鐘DS1307的使用！

DS1307 是一款十分常用的實時時鐘芯片，它可以記錄年、月、日、時、分、秒等信息，提供至2100年的記錄?？墒褂秒姵?a target="_blank">供電，也就是說，即使Arduino 在斷電狀態(tài)下，時鐘芯片仍然是在運行的。它使用十分常用的兩線式串行總線（I2C），只要兩根線即可和Arduino 通信。

接線圖：

電控單元的時鐘基準通?？衫?CPU 內(nèi)部定時器作為時鐘基準，并通過軟件編程和 CPU 時鐘中斷來構(gòu)造一個軟時鐘。 這種方法的優(yōu)點是無需額外硬件支持，但缺點是時鐘的計時精度受 CPU 主晶振以及與其相連的起振電容的影響而無法做到很高， 因此累積誤差較大。同時在主電源掉電時為了維持時鐘不停擺，系統(tǒng)必須由備用電源給整個 CPU 供電，這將導致功耗增大。

I2C總線虛擬技術(shù)

DS1307是一款具有I2C總線接口的實時時鐘芯片，要驅(qū)動具有I2C總線接口的DS1307芯片，一種辦法是選擇一款帶有I2C總線接口的高檔單片機，然而，在很多小型儀器儀表中以及在單片機的教學環(huán)境中，使用帶有I2C總線接口的高檔單片機在經(jīng)濟上是不合算的，在這種情況下，可以采用I2C總線虛擬技術(shù)，選用普遍使用的51單片機，利用單片機的通用I/O端口模擬實現(xiàn)I2C總線接口。

硬件接口電路設(shè)計

本系統(tǒng)的電路由單片機AT89C51、日歷時鐘芯片DS1307、獨立按鍵及顯示電路組成。

DS1307與AT89C51的接口

為了使AT89C51單片機能夠驅(qū)動DS1307芯片，本文采用了I2C總線虛擬技術(shù)，將單片機P2.6口和P2.7口來虛擬I2C總線接口。I2C總線是同步串行數(shù)據(jù)傳輸總線，其內(nèi)部為雙向傳輸電路，端口輸出為開漏結(jié)構(gòu)，故總線上必須有上拉電阻，通常可取5~10kΩ。因單片機P2口內(nèi)部有上拉電阻，故DS1307芯片的SCL引腳與SDA引腳與單片機接口時，不需再添加上拉電阻。此外，按照DALLAS公司推薦的硬件接法，往往需要精度很高的晶體，為了提高其可靠性并節(jié)約成本，可將DS1307的X2引腳添加上拉電阻，從而可以克服使用普通晶振時DS1307不起振的問題，進而保證了DS1307的起振。日歷時鐘芯片DS1307與AT89C51的接口電路如圖1所示。

時鐘顯示電路

為了將系統(tǒng)時間實時顯示出來，本系統(tǒng)沒有采用常用的數(shù)碼管作為顯示方式，而是采用1602LCD液晶實時顯示時間，這樣電路的設(shè)計就會相對簡單一些，所用到的I/O口也較少。1602液晶的接口電路如圖2所示。

時鐘調(diào)節(jié)電路

為了能夠及時對時間進行調(diào)節(jié)，本系統(tǒng)設(shè)計了時鐘調(diào)節(jié)電路，由K0、K1、K2三個按鍵組成，且分別由單片機的P2.0、P2.1和P2.2口控制。其中，K0做為時鐘調(diào)節(jié)的菜單鍵，第一次按下表示可以調(diào)節(jié)時間秒，第二次可以調(diào)節(jié)時間分，第三次按下調(diào)節(jié)時，第四次按下退出調(diào)時菜單，時鐘繼續(xù)開始走動。K1和K2分別是時分秒調(diào)節(jié)的加減鍵。在本電路中，根據(jù)經(jīng)驗總結(jié)，額外添加三個上拉電阻，以保證在沒有按鍵按下時，進入單片機三個I/O口的按鍵均處于高電平狀態(tài)，防止干擾產(chǎn)生。時鐘調(diào)節(jié)電路如圖3所示。