51单片机DS1302时钟芯片应用Proteus仿真

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第一章 51单片机Proteus仿真(一) DS1302使用

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前言

51单片机使用Proteus仿真。小白一枚记录自己学习日常。疫情期间Proteus走起，这软件很强大，使用中也遇到很多问题，求助度娘已解决。代码解释不是特别详细，文笔不好，请各位大神见谅。本人记录自己大四毕业之际准备毕业论文随笔，如有能帮助到您的地方，跪求点赞关注。诸君共勉，共同进步。本文代码实现当前时间 21时02分39秒。万年历下次再写以及显示温度等

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提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、DS1302时序解读

时序解释：
写时序 ( 给DS1302写入数据) 需要先确定写哪个寄存器，再写入数据。因为每个寄存器存储数据不同，有存储秒、分、小时、日期、年等寄存器
这里要理解数据输入(单片机向时钟芯片写数据)是SCLK上升沿，数据输出(单片机读取时钟芯片数据)是SCLK下降沿。
向某一个寄存器写入一个字节，就是送入16位(就是数据输入)，需16个脉冲。先0后1算一个脉冲(上升沿实现)。
CE=1时，先写命令字，确定给哪个寄存器写数据。最低位设置写还是读，当时钟上升沿来临时，最低位被写入，依次时钟上升沿来临读入一位数据。最高位默认为1。第六位为0是时钟芯片数据，为1是RAM数据。A0-A4是寄存器地址。一个时钟上升沿写入一位数据。写完命令字，再写入数据指令。

因为时钟芯片要一位一位的读写，所以取出一位数据即可。使用Data&0X01读取最低位（第一位），Data&0X02读取第二位，使用for循环8次即可读取8位数据。代码如下

DS1302_IO=Data&(0x01<<i);

因为时钟脉宽是ns级别，而51单片机运行速度慢，一个机器周期是1微妙，即运行一行代码需要1微妙，所以在SCLK=1和SCLK=0之间可以不加延时。若单片机运行速度很快，必须加延时。

读时序 (读取DS1302数据，需要先确定哪个寄存器，再读取数据)
读寄存器数据与写入有很大不同 观察时序图发现，读数据时只有15个脉冲。这是因为输入数据是上升沿，输出数据是下降沿。先确定哪个寄存器，应该是写入数据，若依照写数据代码，先SCLK=1;(上升沿写入)再SCLK=0; 会发现第一个for循环最后一次0导致时钟芯片输出了一位数据(下降沿输出)，造成读写操作不连贯，我们目的只是写入数据确定哪个寄存器。读数据代码还没有作用。

	for(i=0;i<8;i++)
	{
		DS1302_IO=command&(0x01<<i);
		DS1302_SCLK=1;
		DS1302_SCLK=0;
	}
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		DS1302_IO=Data&(0x01<<i);
		DS1302_SCLK=1;
		DS1302_SCLK=0;
	}

此时第一个for循环改为先SCLK=0;再SCLK=1;循环8次就写入了一个字节指令，确定是哪个寄存器(8个脉冲)。
然后第二个for循环写SCLK=1;相当于将SCLK=1脉宽变大了，不影响时序，只是为了满足15个脉冲，这里赋值操作最关键，需认真理解。此时再将SCLK=0；读出第一位数据。循环8次则读出8位数据，也满足15个脉冲。**

for(i=0;i<8;i++)
	{
		DS1302_IO=command&(0x01<<i);
		DS1302_SCLK=0;
		DS1302_SCLK=1;//写入数据，即上升沿到来
	}
	for(i=0;i<8;i++)
	{
	DS1302_SCLK=1;//很关键，将写命令的第8个脉冲宽度延长，满足15个脉冲
	DS1302_SCLK=0;//读取DS1302数据，下降沿输出
	if(DS1302_IO==1) //当数据输出为1时，保存下来，第几位就左移几位
	  Data|=(0x01<<i);//输出为0不用处理
	}

二、BCD码转十进制解读

BCD码 用4位二进制数表示1位十进制数
DS1302寄存器默认使用BCD码存储数据
0001 0011表示13 0010 0101表示25 0001 1010不合法因为后四位10在十进制个位里面没有10
BCD码转十进制 DEC=BCD/1610+BCD%16; （两位BCD）
十进制转BCD码 BCD=DEC/1016+DEC%10; (两位BCD)
这里很关键，不然10会显示16，下面解释为何显示16
由于读取寄存器返回的是BCD码，0X10十进制是16，所以将BCD转为10进制。BCD/16*10+BCD%16 很好理解。BCD码将10变成16，因此先除以16，再乘以10就表示几个10了，这是十位。个位直接对16取余。其实这相当于16的几次方相加，这个几次方对于十进制也是相同的。BCD转十进制，就是求出这个几次方
关于秒显示从9变成16解释说明

LCD_ShowNum(2,1,second,2);

这样写，到9之后加一就显示16
0000 1001这是9，加上1变成10，0001 0000这是10的BCD码。但程序默认转化为十六进制0X10就是十进制16，所以用LCD1602十进制显示函数时显示16。
有初学者一定不明白，写入0X03为何就显示3呢。这就要从寄存器说起了，DS1302寄存器存储数据使用BCD码，0X03表示十进制3，读取寄存器数据就是0X03，所以用LCD1602显示没问题。
但是当秒加到9(0000 1001)(注意芯片秒寄存器最高位为0时，芯片动作，每秒加一)，下一秒加到10，由于BCD码，会将1进到第5位 (BIT4位)(0001 0000)此时表示10秒，因为秒寄存器BIT4-7位表示10秒。而0001 0000用十六进制表示16 0X10，读出这个数据显示就是16。

三、Proteus仿真

有关Proteus需要再写

四、详细代码

代码如下（示例）：

#include 
sbit DS1302_SCLK=P3^6;
sbit DS1302_IO=P3^4;
sbit DS1302_CE=P3^5;

//LCD1602引脚定义
sbit LCD_RS=P2^6;
sbit LCD_RW=P2^5;
sbit LCD_EN=P2^7;
#define LCD_DataPort P0
//LCD1602函数
void LCD_Delay();
void LCD_Init();
void LCD_ShowChar(unsigned char Line,unsigned char Column,char Char);
void LCD_ShowString(unsigned char Line,unsigned char Column,char *String);
void LCD_ShowNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length);
//DS1302函数
void DS1302_Init();
void DS1302_WriteByte(unsigned char command,Data);
unsigned char DS1302_ReadByte(unsigned char command);


int main()
{
	unsigned char second;
	unsigned char min;
	unsigned char hour;
	LCD_Init();
	DS1302_Init();
	LCD_ShowString(1,1,"RTC");
	DS1302_WriteByte(0x80,0x55);//0X55转化为BCD就是55
	
	while(1)
	{
	second=DS1302_ReadByte(0x81);
	min=DS1302_ReadByte(0X83);
	hour=DS1302_ReadByte(0X85);
   LCD_ShowNum(2,7,second/16*10+second%16,2);//BCD转为十进制
	LCD_ShowChar(2,6,'-');
	LCD_ShowNum(2,4,min/16*10+min%16,2);
	LCD_ShowChar(2,3,'-');
	LCD_ShowNum(2,1,hour/16*10+hour%16,2);
	}
	return 0;
}
void DS1302_Init()
{
	DS1302_CE=0;
	DS1302_SCLK=0;
}
/**
*@brief DS1302Ð写入命令和数据
*@param 命令确定哪个寄存器
*@retval
*/
void DS1302_WriteByte(unsigned char command,Data)
{
	int i;
	DS1302_CE=1;
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		DS1302_IO=command&(0x01<<i);
		DS1302_SCLK=1;
		DS1302_SCLK=0;
	}
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		DS1302_IO=Data&(0x01<<i);
		DS1302_SCLK=1;
		DS1302_SCLK=0;
	}
	DS1302_CE=0;
}
/**
*@brief   DS1302读一个字节
*@param
*@retval
*/
unsigned char DS1302_ReadByte(unsigned char command)
{
	int i;
	unsigned char Data=0x00;
	DS1302_CE=1;
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		DS1302_IO=command&(0x01<<i);
		DS1302_SCLK=0;
		DS1302_SCLK=1;//写入数据，即上升沿到来
	}
	for(i=0;i<8;i++)
	{
	DS1302_SCLK=1;//很关键，将写命令的第8个脉冲宽度延长，满足15个脉冲
	DS1302_SCLK=0;//读取DS1302数据，下降沿输出
	if(DS1302_IO==1) //当数据输出为1时，保存下来，第几位就左移几位
	  Data|=(0x01<<i);//输出为0不用处理
	}
	DS1302_IO=0;
	DS1302_CE=0;
	return Data;
	
}
/**
  * @brief  LCD1602延时,12MHz1ms
  * @param  
  * @retval 
  */
void LCD_Delay()
{
	unsigned char i, j;

	i = 2;
	j = 239;
	do
	{
	while (--j);
	} 
	while (--i);
}

/**
  * @brief  LCD1602写命令
  * @param  Command 
  * @retval 
  */
void LCD_WriteCommand(unsigned char Command)
{
	LCD_RS=0;
	LCD_RW=0;
	LCD_DataPort=Command;
	LCD_EN=1;
	LCD_Delay();
	LCD_EN=0;
	LCD_Delay();
}

/**
  * @brief  LCD1602写数据
  * @param  Data 
  * @retval 
  */
void LCD_WriteData(unsigned char Data)
{
	LCD_RS=1;
	LCD_RW=0;
	LCD_DataPort=Data;
	LCD_EN=1;
	LCD_Delay();
	LCD_EN=0;
	LCD_Delay();
}

/**
  * @brief  LCD1602设置RAM指针位置
  * @param  Line :1~2
  * @param  Column :1~16
  * @retval ?
  */
void LCD_SetCursor(unsigned char Line,unsigned char Column)
{
	if(Line==1)
	{
	LCD_WriteCommand(0x80|(Column-1));//RAM指针默认最高位为1，从0X00开始
	}
	else if(Line==2)
	{
	LCD_WriteCommand(0x80|(Column-1+0x40));//RAM指针从0X40开始
	}
}

/**
  * @brief  LCD1602
  * @param  ?
  * @retval ?
  */
void LCD_Init()
{
	LCD_WriteCommand(0x38);//LCD1602 显示16*2
	LCD_WriteCommand(0x0c);//LCD1602开显示光标不亮
	LCD_WriteCommand(0x06);//LCD1602指针自动加一光标加一
	LCD_WriteCommand(0x01);//清屏
}
//显示字符
void LCD_ShowChar(unsigned char Line,unsigned char Column,char Char)
{
	LCD_SetCursor(Line,Column);
	LCD_WriteData(Char);
}
//显示字符串
void LCD_ShowString(unsigned char Line,unsigned char Column,char *String)
{
	LCD_SetCursor(Line,Column);
	while(*String!='\0')//指针解引用贼秀
	{
	LCD_WriteData(*String++);
	}
}
/**
*@brief 
*@param  返回X的Y次方
*@retval
*/
int LCD_Pow(int X,int Y)
{
	unsigned char i;
	int Result=1;
	for(i=0;i<Y;i++)
	{
		Result*=X;
	}
	return Result;
}

/**
  * @brief  LCD1602十进制显示数字
  * @param  Line :1~2
  * @param  Column :1~16
  * @param  Number :0~65535
  * @param  Length :1~5
  * @retval 
  */
void LCD_ShowNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length)
{
	unsigned char i;
	LCD_SetCursor(Line,Column);
	for(i=Length;i>0;i--)
	{
    LCD_WriteData(Number/LCD_Pow(10,i-1)%10+'0');//涉及ASCLL码，有需要再写
	}
}


# 总结
以上就是今天要讲的内容，本文仅仅简单介绍了51单片机与DS1302结合使用。