51单片机外围模块——DS1302时钟模块

一．DS1302的主要性能指标

1. DS1302实时时钟具有能计算2100年之前的秒、分、时、日、日期、星期、月、年的能力，还有闰年调整的能力。
2. 内部含有31个字节静态RAM，可提供用户访问。
3. 采用串行数据传送方式，使得管脚数量最少，简单SPI 3线接口。
4. 工作电压范围宽：2.0～5.5V。
5. 工作电流：2.0V时，小于300nA
6. 时钟或RAM数据的读/写有两种传送方式：单字节传送和多字节传送方式。
7. 采用8脚DIP封装或SOIC封装。
8. 与TTL兼容，Vcc=5V。
9. 可选工业级温度范围：-40C～+85C。
10. 具有涓流充电能力。
11. 采用主电源和备份电源双电源供应。
12. 备份电源可由电池或大容量电容实现。

DS1302采用SPI总线与外结通信

SPI总线概念

SPI接口的全称是“Serial Peripheral Interface”,意为串行外围接口
SPI接口主要应用在EEPROM,FLASH,实时时钟,AD转换器,还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。
SPI接口是在CPU和外围低速器件之间进行同步串行数据传输,在主器件的移位脉冲下,数据按位传输,高位在前,地位在后,为全双工通信,数据传输速度总体来说比I2C总线要快,速度可达到几Mbps。

SPI接口是以主从方式工作的,这种模式通常有一个主器件和一个或多个从器件,其接口包括以下四种信号：

1. MOSI – 主器件数据输出,从器件数据输入
2. MISO – 主器件数据输入,从器件数据输出
3. SCLK – 时钟信号,由主器件产生
4. /CS  – 从器件使能信号,由主器件控制

SPI接口内部硬件图示

最后,SPI接口的一个缺点：没有指定的流控制,没有应答机制确认是否接收到数据。 

二．引脚功能

DS1302的引脚如图所示

• X1、X2：32.768KHz晶振接入引脚。
• GND：地
• RST：复位引脚，低电平有效,操作时高电平。
• I/O：数据输入/输出引脚，具有三态功能。
• SCLK：串行时钟输入引脚。
• Vcc1：工作电源引脚。
• Vcc2：备用电源引脚。 接入电池断电时提供DS1302电源

三．DS1302的寄存器及片内RAM

在DS1302中，有1个控制寄存器，7个和时钟/日历有关的寄存器（秒、分、时、日、月、星期、年），1个写保护寄存器和其他寄存器，还有31个片内RAM。（提到的控制寄存器，时钟/日历有关的寄存器，写保护寄存器为重点。）

1．控制寄存器

控制寄存器用于存放DS1302的控制命令字，DS1302的RST引脚回到高电平后写入的第一个字就为控制命令。它用于对DS1302读写过程进行控制，它的格式如下： 

• D7：固定为1
• D6：RAM/CK位（=1片内RAM     =0日历、时钟寄存器选择位 ）
• D5~D1：地址位，用于选择进行读写的日历、时钟寄存器或片内RAM。对日历、时钟寄存器或片内RAM的选择见下表。
• D0： 读写选择（=0写  =1读）

下表为各寄存器的地址：

2．日历、时钟寄存器

与日历、时钟相关，存放的数据为BCD码形式。

日历、时钟寄存器的格式如表：

说明：

1. 数据都以BCD码形式。
2. 小时寄存器的D7位为12小时制/24小时制的选择位，当为1时选12小时制，当为0时选24小时制。当12小时制时，D5位为1是上午，D5位为0是下午，D4为小时的十位。当24小时制时，D5、D4位为小时的十位。
3. 秒寄存器中的CH位为时钟暂停位，当为1时钟暂停，为0时钟开始启动。
4. 写保护寄存器中的WP为写保护位，当WP=1，写保护，当WP=0未写保护，当对日历、时钟寄存器或片内RAM进行写时WP应清零，当对日历、时钟寄存器或片内RAM进行读时WP一般置1。
5. 慢充电寄存器的TCS位为控制慢充电的选择，当它为1010才能使慢充电工作。DS为二极管选择位。DS为01选择一个二极管，DS为10选择二个二极管，DS为11或00充电器被禁止，与TCS无关。RS用于选择连接在VCC2与VCC1之间的电阻，RS为00，充电器被禁止，与TCS无关，电阻选择情况见表.

数据输入输出(I/O)

在控制指令字输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入DS1302，数据输入从低位即位0开始。同样，在紧跟8位的控制指令字后的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据，读出数据时从低位0位到高位7。

DS1302是通过SPI串行总线跟单片机通信的，当进行一次读写操作时最少得读写两个字节，第一个字节是控制字节，就是一个命令，告诉DS1302是读还是写操作，是对RAM还是对CLOK寄存器操作。第二个字节就是要读或写的数据了。

单字节读写：只有在SCLK为低电平时，才能将CE置为高电平。所以在进行操作之前先将SCLK置低电平，然后将CE置为高电平，接着开始在IO上面放入要传送的电平信号，然后跳变SCLK。数据在SCLK上升沿时，DS1302读写数据，在SCLK下降沿时，DS1302放置数据到IO