基于ATMEGA48与DS1302的定时控制系统设计介绍|壹芯微

DS1302是由美国DALLAS公司推出的具有涓细电流充电能力的低功耗实时时钟芯片。它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能。Atmel公司的ATMEGA48是一款高性能、低功耗的8位AVR微处理器。本文利用这两种芯片，设计了实时时钟，实时数据采集和定时控制系统。下面讲介绍DS1302与ATMEGA48的应用：

1.电路连接

Atmel公司的ATMEGA48是一款高性能、低功耗的8位AVR微处理器，使用先进的RISC结构，大多数指令的执行时间为单个时钟周期，所以运算速度更快。两个具有独立预分频器和比较器功能的8位定时器/计数器;一个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16位定时器/计数器;具有独立振荡器的实时计数器RTC;六通道PWM;8路10位ADC(TQFP与MLF封装)[6路10位ADC(PDIP封装)];可编程的串行USART接口;可工作于主机/从机模式的SPI串行接口;面向字节的两线串行接口;具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器;片内模拟比较器;引脚电平变化可引发中断及唤醒MCU等。

其具有的下面特点无论从编程、自编程和加密等方面都给用户提供了很大的方便。4K字节的系统内可擦写10,000次的可编程Flash;具有独立锁定位的可选Boot代码区，通过片上Boot程序实现系统内编程;256字节的擦写100,000次的EEPROM;512字节的片内SRAM，可以对锁定位进行编程以实现用户程序的加密。

DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，体积小、与单片机接口简单、工作电压范围宽(2.5~5.5V)、功耗低、接口容易、占用CPUI/O口线少、可对时钟芯片备份电池进行涓流充电等特点。所以应用方便，被很多设计者所青睐。

图1ATMEGA48与DS1302的电路连接

ATMEGA48与DS1302的电路连接如图1所示。由于ATMEGA48有可选的内部振荡器，所以只需接通电源即可;DS1302需要一个32768Hz的晶振，和一个备用电池。可以看出结构很简单(由于本文只介绍ATMEGA48和DS1302的应用，所以其余的显示电路和数据采集电路均省略。)。

2.通讯程序(ASM)

DS1302的时序如图2。

图2DS1302的时序

根据时序图，给出下面的读/写程序：

读出数据子程序如下：

;sbiportd,7;假设调用子程序以前已经保持rst为高

RDS:clrr17;将取到的数据保存到R17中

ldir24,8

sbiportd,6;sclk

RDS1:cbiportd,6;sclk下降沿读取数据

nop

INR16,pind;从CPUI/O读取数据

nop

sbiportd,6;sclk

BSTR16,5;复制PIND.5到T

LSRR17

BLDR17,7;复制T到R17.7

decr24

CPIR24,0

BRNERDS1

RET

注：ATMEGA48I/O口有三个寄存器分别是：数据寄存器-PORTx、数据方向寄存器-DDRx和端口输入引脚-PINx。I/O作为数据输入使用时，读取数据命令应为INRd,PINx，如果使用INRd,PORTx则读取到的是I/O口的状态，尽管将DDRx设置成数据输入。特别注意的是，读取软件赋予引脚电平和执行读取指令in之间至少有一个时钟周期的间隔，文中用nop间隔。

写入数据(命令/地址)子程序如下：

;ldiR17,data;假设要写入的数据已经存放到R17中

;sbiportd,7;假设调用子程序以前已经保持rst为高

WDS:ldir24,8

WDS1:cbiportd,6;sclk

inr16,portd;读入D口状态

BSTR17,0;将R17.0复制到T

BLDR16,5;将T复制到R16.5

nop

outportd,r16;写数据到portd(R16.5->portd.5)

sbiportd,6;sclk

lsrr17

decr24

CPIR24,0

BRNEWDS1

RET

关于命令字节的说明。DS1302命令字节由8位组成，BIT0为1时，读取数据，为0时写入数据。BIT1-5为地址。BIT6为1时指向31个RAM，为0时指向时钟寄存器。BIT7必须为1，为0时将使DS1302停止。

DS1302的控制寄存器的第七位是写保护位，所以在写入数据前应该将其关闭，并在写数据完毕后将其使能。下面是一段完整的设置分的程序。

......

ldir19,0x43;假设当前时间为43分，DS1302时间寄存器保存的数据为10进制数十六进制存储。

ldir18,0x82;写分命令

ldir27,0x00;xH

ldir26,19;xL在这里使用间接寻址，所以只需改变R19的数据即可。

......

WRITE_DS1302:

cbiportd,7

cbiportd,6

sbiportd,7

ldir17,0x8e;控制寄存器en_WRITE

rCALLWDS

ldir17,0;写操作前WP=0

rCALLWDS

movr17,r18;写秒分时日月星期年地址

rCALLWDS

ldr17,x;写秒分时日月星期年(R19中的数据)

rCALLWDS

cbiportd,7

cbiportd,6

sbiportd,7

ldir17,0x8e;控制寄存器un_en_WRITE

rCALLWDS

ldir17,0x80;写操作前WP=1

rCALLWDS

cbiportd,7

RET

同样，下面给出了一个完整的读取分的程序

ldir18,0x83;读分命令

ldir27,0x00;xH

ldir26,19;xL将取到的数据存储到R19中。

READ_DS1302:

cbiportd,7

cbiportd,6

sbiportd,7

movr17,r18;写秒分时日月星期年地址

rCALLWDS

rCALLRDS

stx,r17;保存数据到R19

cbiportd,7

RET

整合写和读分的程序，改变R18的内容就可以实现“秒、分、时、日、月、星期、年”的读写，写操作时只需改变R19的内容就可以将新的数据写入，读操作时直接读取R19的内容即可。也可以通过此程序直接来对31个RAM进行数据读取。

3.DS1302的充电功能

DS1302的涓流充电功能也是非常方便的，同时又是其非常重要的一个功能，所以简单介绍一下其使用。其原理框图如图3。DS1302有一个单独的寄存器控制涓流充电。BIT7:BIT4是涓流充电功能的选择器，只有当它们被设置成1010才能够将其使能。使用DS(BIT3和BIT2)可以在一个和两个二极管之间选择;使用RS(BIT1和BIT0)可以选择两个电源(Vcc1和Vcc2)之间的电阻，这两个选择器共同使用来帮助您得到所需要的电流。

图3DS1302充电原理图

结语

通过这一实践，表明应用DS1302在测控系统中的数据记录，其软硬件设计简单，时间记录准确。同时由于ATMEGA48的高速度，大数据吞吐，给实际应用带来了很大方便。由于笔者水平有限，仅将应用笔记供大家参考。

壹芯微科技专业生产”二极管、三极管、场效应管、桥堆”,20年丰富生产经验,专业生产管理团队对品质流程严格管控,超过4800家电路电气生产企业选用合作,价格低于同行(20%),更具性价比,提供技术支持,售后FEA,如需了解更多产品详情,最新报价与样品申请等,欢迎咨询官网在线客服!

手机号/微信：13534146615

QQ：2881579535