DS1302与ATMEGA48设计的实时时钟
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cpu i/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1 atmega48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2 ds1302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：
;sbi portd，7 ;假设调用子程序以前已经保持rst为高
rds： clr r17 ;将取到的数据保存到r17中
ldi r24，8
sbi portd，6 ;sclk
rds1： cbi portd，6 ;sclk 下降沿读取数据
nop
in r16，pind ;从cpu i/o读取数据
nop
sbi portd，6 ;sclk
bst r16，5 ;复制pind.5到t
lsr r17
bld r17，7 ;复制t到r17.7
dec r24
cpi r24，0
brne rds1
ret
注：atmega48 i/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 in rd，pinx，如果使用in rd，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：
;ldi r17，data ;假设要写入的数据已经存放到r17中
;sbi portd，7 ;假设调用子程序以前已经保持rst为高
wds： ldi r24，8
wds1： cbi portd，6 ;sclk
in r16，portd ;读入d口状态
bst r17，0 ;将r17.0复制到t
bld r16，5 ;将t复制到r16.5
nop
out portd，r16 ;写数据到portd（r16.5-》portd.5）
sbi portd，6 ;sclk
lsr r17
dec r24
cpi r24，0
brne wds1
ret
关于命令字节的说明。ds1302命令字节由8位组成，bit 0 为1时，读取数据，为0时写入数据。bit 1-5 为地址。bit 6 为1时指向31个ram，为0 时指向时钟寄存器。bit 7 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。
ldi r19，0x43 ;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。
ldi r18，0x82 ;写分 命令
ldi r27，0x00 ;x h
ldi r26，19 ;x l 在这里使用间接寻址，所以只需改变r19的数据即可。
write_ds1302：
cbi portd，7
cbi portd，6
sbi portd，7
ldi r17，0x8e ;控制寄存器en_write
rcall wds
ldi r17，0 ;写操作前wp=0
rcall wds
mov r17，r18 ;写秒 分 时 日 月 星期 年 地址
rcall wds
ld r17，x ;写秒 分 时 日 月 星期 年（r19中的数据）
rcall wds
cbi portd，7
cbi portd，6
sbi portd，7
ldi r17，0x8e ;控制寄存器un_en_write
rcall wds
ldi r17，0x80 ;写操作前wp=1
rcall wds
cbi portd，7
ret
同样，下面给出了一个完整的读取分的程序
ldi r18，0x83 ;读分 命令
ldi r27，0x00 ;x h
ldi r26，19 ;x l 将取到的数据存储到r19中。
read_ds1302：
cbi portd，7
cbi portd，6
sbi portd，7
mov r17，r18 ;写秒 分 时 日 月 星期 年 地址
rcall wds
rcall rds
st x，r17 ; 保存数据到r19
cbi portd，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3 ds1302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。
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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cpu i/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1 atmega48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2 ds1302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：
;sbi portd，7 ;假设调用子程序以前已经保持rst为高
rds： clr r17 ;将取到的数据保存到r17中
ldi r24，8
sbi portd，6 ;sclk
rds1： cbi portd，6 ;sclk 下降沿读取数据
nop
in r16，pind ;从cpu i/o读取数据
nop
sbi portd，6 ;sclk
bst r16，5 ;复制pind.5到t
lsr r17
bld r17，7 ;复制t到r17.7
dec r24
cpi r24，0
brne rds1
ret
注：atmega48 i/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 in rd，pinx，如果使用in rd，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：
;ldi r17，data ;假设要写入的数据已经存放到r17中
;sbi portd，7 ;假设调用子程序以前已经保持rst为高
wds： ldi r24，8
wds1： cbi portd，6 ;sclk
in r16，portd ;读入d口状态
bst r17，0 ;将r17.0复制到t
bld r16，5 ;将t复制到r16.5
nop
out portd，r16 ;写数据到portd（r16.5-》portd.5）
sbi portd，6 ;sclk
lsr r17
dec r24
cpi r24，0
brne wds1
ret
关于命令字节的说明。ds1302命令字节由8位组成，bit 0 为1时，读取数据，为0时写入数据。bit 1-5 为地址。bit 6 为1时指向31个ram，为0 时指向时钟寄存器。bit 7 必须为1，为0时将使ds1302停止。
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ldi r19，0x43 ;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。
ldi r18，0x82 ;写分 命令
ldi r27，0x00 ;x h
ldi r26，19 ;x l 在这里使用间接寻址，所以只需改变r19的数据即可。
write_ds1302：
cbi portd，7
cbi portd，6
sbi portd，7
ldi r17，0x8e ;控制寄存器en_write
rcall wds
ldi r17，0 ;写操作前wp=0
rcall wds
mov r17，r18 ;写秒 分 时 日 月 星期 年 地址
rcall wds
ld r17，x ;写秒 分 时 日 月 星期 年（r19中的数据）
rcall wds
cbi portd，7
cbi portd，6
sbi portd，7
ldi r17，0x8e ;控制寄存器un_en_write
rcall wds
ldi r17，0x80 ;写操作前wp=1
rcall wds
cbi portd，7
ret
同样，下面给出了一个完整的读取分的程序
ldi r18，0x83 ;读分 命令
ldi r27，0x00 ;x h
ldi r26，19 ;x l 将取到的数据存储到r19中。
read_ds1302：
cbi portd，7
cbi portd，6
sbi portd，7
mov r17，r18 ;写秒 分 时 日 月 星期 年 地址
rcall wds
rcall rds
st x，r17 ; 保存数据到r19
cbi portd，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3 ds1302充电原理图
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