单片机电子时钟

DS1302是Dallas公司生产的一种实时时钟芯片。它通过串行方式与单片机进行数据传送，能够向单片机提供包括秒、分、时、日、月、年等在内的实时时间信息，并可对月末日期、闰年天数自动进行调整；它还拥有用于主电源和备份电源的双电源引脚，在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。另外，它还能提供31字节的用于高速数据暂存的RAM。鉴于上述特点，DS1302已在许多单片机系统中得到应用，为系统提供所需的实时时钟信息。

一、 DS1302的主要特性

1. 引脚排列

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图1 DS1302引脚排列图

　　DS1302的引脚排列如图1所示，各引脚的功能如下：

　　X1，X2——32768Hz晶振引脚端；
　　RST——复位端；
　　I/O——数据输入/输出端；
　　SCLK——串行时钟端；
　　GND——地；
　　VCC2，VCC1——主电源与后备电源引脚端。

2. 主要功能

　　DS1302时钟芯片内主要包括移位寄存器、控制逻辑电路、振荡器、实时时钟电路以及用于高速暂存的31字节RAM。DS1302与单片机系统的数据传送依靠RST，I/O，SCLK三根端线即可完成。其工作过程可概括为：首先系统RST引脚驱动至高电平，然后在作用于SCLK时钟脉冲的作用下，通过I/O引脚向DS1302输入地址/命令字节，随后再在SCLK时钟脉冲的配合下，从I/O引脚写入或读出相应的数据字节。因此,其与单片机之间的数据传送是十分容易实现的。

二、 时钟的产生及存在的问题

　　(1) 在实际使用中，我们发现DS1302的工作情况不够稳定，主要表现在实时时间的传送有时会出现误差，有时甚至整个芯片停止工作。我们对DS1302的工作电路进行了分析，其与单片机系统的连接如图2所示。从图中可以看出，DS1302的外部电路十分简单，惟一外接的元件是32768Hz的晶振。通过实验我们发现：当外接晶振电路振荡时，DS1302计时正确；当外接晶振电路停振时，DS1302计时停止。因此，我们认为32768Hz晶振是造成 DS1302工作不稳定的主要原因。

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图2 DS1302与单片机系统的连接图

　　(2) DS1302时钟的产生基于外接的晶体振荡器，振荡器的频率为32768Hz。该晶振通过引脚X1、X2直接连接至DS1302，即DS1302是依靠外部晶振与其内部的电容配合来产生时钟脉冲的。由于DS1302在芯片本身已经集成了6pF的电容，所以，为了获得稳定可靠的时钟，必须选用具有6pF负载电容的晶振。

　　然而，许多人在选用晶振时仅仅注意了晶振的额定频率值，而忽视了晶振的负载电容大小，甚至连许多经销商也不能提供所售晶振的负载电容。所以即使在使用中选用了符合32768Hz的晶振，但如果该晶振的负载电容与DS1302提供的6pF不一致时，就会影响晶振的起振或导致振荡频率的偏移，出现上述在应用中的问题。

三、 利用辅助电容实现负载匹配

　　（1） 当所选的晶振负载电容不是6pF时，可以采用增加辅助电容的方法提高或降低DS1302振荡器的电容性负载，使之与晶体所需的电容值匹配。如果已知晶体的负载电容为CI，若CI<6pF，则可以增加一个并联电容CS以产生所需的总负载电容CI，即CI=6pF+CS；若CI>6pF，则可以在晶体的一端增加一个串联电容CS，以产生所需的负载电容CI，即1/CI=1/6pF+1/CS，通过计算即可得出应增加的辅助电容大小。辅助电容的接法如图3所示。

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图3 CS连接电路图

　　（2） 在使用前对晶体的负载电容并不知道的情况下，通过测定晶体振荡频率的方法可以确定该晶体的负载电容。

　　对于晶体振荡器来说，其振荡频率与负载电容之间的关系是确定的。以本文讨论的DS1302使用的32768Hz晶振为例：当它工作于所要求的负载电容时，能较准确地产生 32768Hz的频率；当它的负载电容小于6pF时，其振荡频率会正向偏移；当它的负载电容大于6pF时，其振荡频率就会负向偏移。因此，对于未知负载电容的晶体应首先采用实验的方法，在其两端加入辅助电容使晶体起振，然后用频率计测出振荡频率。若测得频率大于32768Hz，说明负载电容偏小；若测得频率小于32768Hz，说明负载电容偏大。对辅助电容逐步调整，最终使振荡频率尽可能接近32768Hz，则此时晶体端所接负载电容的总和就是适合该晶体的负载电容。

结论

　　以上方法经我们在实际工作中多次使用，证明确实有效。它放宽了DS1302在使用中对晶振的条件要求，增强了DS1302在工作中的稳定性，对DS1302更广泛地应用具有积极的意义。

SECL EQU 30H;;;定义（时。分。秒）
SECH EQU 31H
MINL EQU 32H
MINH EQU 33H
HOURL EQU 34H
HOURH EQU 35H
ORG 0000H
LJMP MAIN
ORG 000BH;中断入口
LJMP TNTT0
ORG 0100H
MAIN:
MOV SECL ,#00H
MOV SECH ,#00H
MOV MINL ,#00H
MOV MINH ,#00H
MOV HOURL,#00H
MOV HOURH,#00H
;;;;;;;;;;;;;;;;;
MOV 36H,#0BH
MOV 37H,#00H
MOV 38H,#00H
MOV 39H,#00H
;;;;;;;;;;;;;;;;
MOV 40H,#00H
;;;;;;;;;;;;;;;;;
;;定时开关的地址;
;;;;;;;;;;;;;;;;;
MOV 60H,#00H
MOV 61H,#00H
MOV 62H,#00H
MOV 63H,#00H
MOV 64H,#00H
MOV 65H,#00H
MOV 66H,#00H
MOV 67H,#00H
;;;;;;;;
MOV R5,#00H
MOV R1,#00H
MOV R2,#00H
MOV R3,#02H
MOV R4,#00H
MOV R6,#00H
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;数码管的共公端地址;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
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