摘 要： 介紹了美國(guó)DALLAS公司推出的低功耗時(shí)鐘芯片DS1302的結(jié)構(gòu)和工作原理及其在測(cè)量系統(tǒng)中的應(yīng)用。它可以對(duì)年、月、日、周日、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。DS1302用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對(duì)某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點(diǎn)的記錄上，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時(shí)間同時(shí)記錄。這種記錄對(duì)長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)測(cè)控系統(tǒng)結(jié)果的分析以及對(duì)異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)的原因的查找有重要意義。
關(guān)鍵詞： 數(shù)據(jù)記錄 時(shí)鐘芯片DS1302 硬件電路 軟件設(shè)計(jì)
在測(cè)量控制系統(tǒng)中，特別是長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人職守的測(cè)控系統(tǒng)中，經(jīng)常需要記錄某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)及其出現(xiàn)的時(shí)間。記錄及分析這些特殊意義的數(shù)據(jù)，對(duì)測(cè)控系統(tǒng)的性能分析及正常運(yùn)行具有重要的意義。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄方式是隔時(shí)采樣或定時(shí)采樣，沒(méi)有具體的時(shí)間記錄，因此只能記錄數(shù)據(jù)而無(wú)法準(zhǔn)確記錄其出現(xiàn)的時(shí)間；若采用單片機(jī)計(jì)時(shí)，一方面需要采用計(jì)數(shù)器，占用硬件資源，另一方面需要設(shè)置中斷、查詢等，同樣耗費(fèi)單片機(jī)的資源，而且某些測(cè)控系統(tǒng)可能不允許。而在系統(tǒng)中采用DS1302則能很好地解決這個(gè)問(wèn)題。
1 DS1302的結(jié)構(gòu)及工作原理
DS1302[1]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)鐘芯片，它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，且具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓寬達(dá)2.5～5.5V。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個(gè)31×8的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級(jí)產(chǎn)品，與DS1202兼容，但增加了主電源/后背電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。
1.1 引腳功能表及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
DS1302的引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示，引腳功能如表1所示。
? 
1.2 DS1302的控制字節(jié)說(shuō)明
DS1302的控制字如圖2所示。
控制字節(jié)的最高有效位(位7)必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫(xiě)入到DS1302中;位6如果為0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù);位5至位1指示操作單元的地址;最低有效位(位0)如為0表示要進(jìn)行寫(xiě)操作，為1表示進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開(kāi)始輸出。
1.3 復(fù)位
通過(guò)把
輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。輸入有兩種功能：首先，接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，提供了終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過(guò)程中置RST為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，并且I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在VCC≥2.5V之前，必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時(shí)，才能將置為高電平。
1.4 數(shù)據(jù)輸入輸出
在控制指令字輸入后的下一個(gè)SCLK時(shí)鐘的上升沿時(shí)數(shù)據(jù)被寫(xiě)入DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開(kāi)始。同樣，在緊跟8位的控制指令字后的下一個(gè)SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位0位至高位7，數(shù)據(jù)讀寫(xiě)時(shí)序見(jiàn)圖3。
1.5 DS1302的寄存器
DS1302共有12個(gè)寄存器，其中有7個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式。其日歷、時(shí)間寄存器及其控制字見(jiàn)表2。
此外，DS1302還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時(shí)鐘突發(fā)寄存器及與RAM相關(guān)的寄存器等。時(shí)鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫(xiě)除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。DS1302與RAM相關(guān)的寄存器分為兩類，一類是單個(gè)RAM單元，共31個(gè)，每個(gè)單元組態(tài)為一個(gè)8位的字節(jié)，其命令控制字為C0H～FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫(xiě)操作；再一類為突發(fā)方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性讀寫(xiě)所有的RAM的31個(gè)字節(jié)，命令控制字為FEH(寫(xiě))、FFH(讀)。
2 DS1302在測(cè)量系統(tǒng)中的硬件電路
DS1302與CPU的連接僅需要三條線，即SCLK(7)、I/O(6)、RST(5)。DS1302與CPU連接的電路原理圖如圖4所示。VCC2在單電源與電池供電的系統(tǒng)中提供低電源并提供低功率的電池備份。VCC2在雙電源系統(tǒng)中提供主電源，在這種運(yùn)用方式下VCC1連接到備份電源，以便在沒(méi)有主電源的情況下能保存時(shí)間信息以及數(shù)據(jù)。DS1302由VCC11或VCC2兩者中的較大者供電。當(dāng)VCC2大于VCC1+0.2V時(shí)，VCC2給DS1302供電。當(dāng)VCC2小于VCC1時(shí)，DS1302由VCC1供電。
? 
下面給出讀DS1302時(shí)的MCS51匯編語(yǔ)言程序及主程序運(yùn)行的框圖(如圖5所示)。
?。籇S1302初始化
ST02：CLR P1.0
CLR P1.2
NOP
SETB P1.2RET
;寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)
WR02:MOV R7，#8
MOV A,#0BFH
LP02:CLR P1.0
RRC A
MOV P1.1,C
NOP
SETB P1.0
NOP
DJNZ R7,LP02
RET
;讀出一個(gè)字節(jié)
RD02：MOV R7，#8
LP021：CLR P1.0
NOP
MOP C,P1.1
RRC A
SETB P1.0
NOP
DJNZ R7,LP021
RET
?。徽{(diào)用部分
STOP：CLR P1.2
NOP
RET
LCALL ST02
MOV A,#0BFH
LCALL WR02
MOV R6,#7
MOV R0,#49H
LP:LCALL RD02
MOV ＠R0,A
INC R0
DJNZ R6,LP
LCALL STOP
RET
采用DS1302作為記錄測(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，既避免了連續(xù)記錄的大工作量，又避免了定時(shí)記錄的盲目性，給連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)量、控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行及檢查都來(lái)了很大的方便，可廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)的測(cè)控系統(tǒng)中。
參考文獻(xiàn)
1 DALLAS.SEMICONDUCTOR DATA BOOK,1997