第18章　实时时钟芯片应用

对于一个完善的单片机系统，经常需要对时间进行操作。例如，记录当前采集数据的时间、显示当前时间、设定关机时间等。为了能够对时间进行控制，通常需要在硬件电路中集成实时时钟芯片。实时时钟芯片一般均内置了可编程的实时日历时钟，用于设定以及保存时间，它采用备份电池供电，在系统断电时仍可以工作，因此时间值不会丢失。另外，实时时钟芯片一般内置闰年补偿系统，计时很准确。实时时钟芯片的这些优点，使其被广泛应用于需要时间显示的测控系统或者手持式设备中。

本章以美国DALLAS公司推出的实时时钟芯片DS1302为例，介绍实时时钟芯片的功能、控制指令以及时间的操作，并给出了相应的操作子函数供读者调用。本章最后通过一个具体的实例，讲解了如何使用51系列单片机来操作实时时钟芯片DS1302。

18.1　实时时钟芯片DS1302概述

DS1302是美国DALLAS SemICONductor公司推出的一款实时时钟芯片，以计时准确、接口简单、使用方便、工作电压范围宽和低功耗等优点，得到了广泛的应用。DS1302的主要特点如下。

❑DS1302采用3线串行接口，占用引脚少。

❑DS1302内部集成了可编程日历时钟，用户可以根据需要设置。

❑DS1302内部集成了31个字节的静态RAM。

❑DS1302的日历时钟可自动进行闰年补偿。

❑DS1302支持双电源供电，可以使用外部主电源和备份电源。

❑DS1302芯片具有对备份电池进行涓流充电功能，可有效延长备份电池的使用寿命。

下面详细介绍实时时钟芯片DS1302的工作原理、操作及数据传输方式。

18.1.1　实时时钟芯片DS1302引脚

实时时钟芯片DS1302引脚结构，如图18.1所示，其中各个引脚功能如下所示。

❑VCC1（Pin1）：电源输入引脚1，单电源供电时接VCC1脚，双电源供电时用于接备份电源。

❑X1，X2（Pin2、Pin3）：时钟振荡输入引脚，外接32.768kHz石英晶振。

❑GND（Pin4）：接地引脚。

❑VCC2（Pin8）：电源输入引脚2，单电源供电时不接，双电源供电时用于接主电源，工作电压范围为2.5～5.5V。

❑SCLK（Pin7）：串行时钟输入引脚。

❑I/O（Pin6）：数据写入/读出引脚。

❑

（Pin5）：DS1302复位引脚。

图　18.1　DS1302的引脚排列

实时时钟芯片DS1302和单片机的典型连接，如图18.2所示。

图　18.2　DS1302的典型连接图

外部主控制器，例如8051单片机，可以通过RST、SCLK和I/O引脚来实现数据传送。其中，SCLK为串行数据的同步时钟信号，由外部主控制器产生，I/O为双向串行数据传送信号；RST为通信允许信号，低电平有效，即RST=0表示允许通信，RST=1表示禁止通信。

实时时钟芯片DS1302芯片内部计时电路振荡源由外部的晶振提供，一般在X1和X2引脚外接32.768kHz石英晶振。

V CC1除了外接供电电源之外，还可以为备份电池充电。DS1302内部的涓流充电器在主电源工作正常时向备份电池充电，这样可以延长电池的使用时间。备份电池可以选择可充电镉镍电池或者1µF以上的超容量电容。另外，备份电池电压应略低于主电源的工作电压。

实时时钟芯片DS1302通过内部的寄存器来对时间进行操作，分为日期操作、控制操作和RAM操作3种，下面分别进行介绍。