单片机DS1302时钟的Protues仿真

2019-07-11缐磊王毓谦

卷宗 2019年18期

缐磊王毓谦

摘要：本文利用单片机和DS1302时钟芯片设计一个简易的时钟装置，阐述了该装置的硬件组成、软件实现、程序流程图及程序说明，并在在Protues仿真软件中进行仿真。仿真结果表明该电子钟具有工作可靠、结构简单的特点，有很大的扩展空间。

關键词：DS1302；Protues；单片机；时钟

一般情况下，可通过单片机的定时器功能模拟一个简单的电子时钟，但是此种方法不仅时间误差大，耗费单片机的内部资源，而且不可保存时间，一旦系统断电，时钟及恢复到复位值。本文选用专门的时钟芯片DS1302，仿真设计结构简单，调试方便，成本低，设计开发周期短，有很大的扩展空间。

1 时钟芯片DS1304简介

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。

具体各管脚功能如下：X1和X2为晶振接入引脚，接入的晶振为32.768kHz；SCLK为串行时钟引脚；I/O为数据输入与输出引脚；CE为复位引脚；VCC1和VCC2为点源供电引脚，且VCC1为主电源，VCC2为备份点源，当VCC2>VCC1+0.2V时，由VCC2向DS1302供电，否则由VCC1供电。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。

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31RAM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DS1302进行读写操作时，数据总是从最低位开始传动，通过一个SCLK时钟的下降/上升沿该位数据写入芯片，整个过程中控制器一直主导着时序，而时钟芯片则处于被动状态。

DS1302写1位逻辑电平值的步骤为：

①控制器拉高RST引脚，引入逻辑控制模式；

②控制器清零时钟线SCLK；

③将需要写入的数据置于数据线I/O上；

④控制器拉高时钟线SCLK，形成一个时钟上升沿，则DS1302读入I/O引脚上的电平值，从而完成了1位逻辑电平的写操作；

DS1302读1位逻辑电平值的步骤为：

①控制器拉高CE引脚，进入逻辑控制模式；

②控制器拉高时钟线SCLK，此时DS1302将1位数据置于数据线I/O上；

③将I/O引脚的电平值读入控制器内部寄存器暂存；

④控制器拉低时钟线SCLK，形成一个时钟下降沿，则控制器完成对I/O引脚上的电平值的读取，从而完成了1位逻辑电平的读操作。