实现实时时钟在数码管上显示时间
实验介绍
DS1302 实时时钟在蓝桥杯单片机组比赛应用题中常考模块之一，我们需要学会 DS1302 实时时钟，准确在板子上显示时间。DS1302 模块是一种串行接口的实时时钟。在 DS1302 芯片的内部具备有可编程的日历时钟。它是通过简单的串行接口与微处理器通信，实时时钟/日历提供秒数，分钟、小时、星期、日期、月份和年份信息。月末日期自动调整为少于 31 天的月份，包括闰年的更正，时钟以 24 小时制或带 AM/PM 指示器的 12 小时制。本节我们将会主要学习如何实现 DS1302 实时时钟。
知识点
DS1302 芯片原理图DS1302 芯片模块引脚含义时间寄存器位的含义实时时钟演示示例
DS1302 芯片原理
DS1302 芯片使用同步串行通信，简化了 DS1302 与微处理器的连接。只有三个与时钟 RAM 通信需要电线：CE、I/O（数据线）和 SCLK（串行时钟）。数据可以每次向时钟 RAM 传输 1 个字节或以最多 31 个字节的突发传输。DS1302 旨在以非常低的功耗运行，并在不到 1μs 的时间内保留数据和时钟信息。
DS1302 是 DS1202 的后续产品。除了 DS1202 的基本计时功能外，DS1302 具有用于主电源和备用电源的双电源引脚的附加功能，可编程用于 VCC1 的涓流充电器，以及 7 个额外字节的暂存器存储器。另外 DS1302 是功耗比较低的时钟芯片，可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，还具有闰年补偿等功能。
DS1302 模块在蓝桥杯单片机组板子上的原理图如下所示：
P17：SCLK 为时钟输入端。P23：I/O 为串行数据输入输出端(双向)。P13：RST 是复位。
下面是关于引脚的解释，大家可以初步了解一下即可。
X1 与 X2：标准 32.768kHz 石英晶体的连接。内部振荡器是设计用于与具有 6pF 指定负载电容的晶体一起工作。DS1302 也可以由外部 32.768kHz 振荡器驱动。在这个配置，X1 引脚连接到外部振荡器信号和 X2 引脚是浮动的。
工作电路原理图如下所示：显示串行计时器的主要元素有移位寄存器，控制逻辑，振荡器，实时时钟，和内存。
日历时钟寄存器
这个是大家学习的重点，只有把时钟寄存器牢牢地掌握之后，才更高效的控制时钟模块。需要知道每个 bit 位的含义。另外在蓝桥杯单片机组比赛时，会提供数据资源包，里面会有日历时钟寄存器，大家可以去参阅寄存器手册。
第一行：秒的取值说明，秒的取值范围是 0 – 59，十位最大数为 5，需要三个 bit 位，即 bit4、bit5、bit6 表示秒的十位数值。个位数最大数为 9，需要四位，即 bit0、bit1、bit2、bit3。第二行：分钟的取值范围，取值范围为 0 – 59，与第一行一致。第三行：小时的取值范围，bit7 = 1 时，此时时钟以 12 小时制显示，当 bit7 = 0 时，此时 DS1302 时钟芯片以 24 小时制显示。当时钟以 12 小时制显示时，bit5 = 0 表示上午，bit5 = 1 时表示下午。当时钟以 24 小时制显示时，bit5 与 bit4 一起表示小时的十位。
其余行同理可得。
注意：倒数第二行，只看 bit7，当 bit7 = 1，即 WP = 1 时禁止写数据。所以必须写数据时，必须置 0。
再了解一下 DS1302 芯片内部框图，然后开始在蓝桥杯单片机组板子上实战演练。
官方提供 DS1302 芯片文件
在蓝桥杯单片机组比赛时，官方会提供 DS1302 芯片操作 与 文件。
文件如下：
由于官方已经给出驱动文件，把驱动文件加以修改，在结合自己的显示代码，最终可以实现实时时钟。
实时时钟部分只需要知道，如何读时间、如何写入初始值、转换公式是什么。
BCD 码与十进制的转换
对于 DS1302 实时时钟模块，写入或者读出的数据是 BCD 码，当需要写入数据时，需要把写入的十进制转换为 BCD 码。当需要读出数据时，需要把读取到的 BCD 码转换为十进制数。
下面来看一下 BCD 码与十进制数值的对应关系。
在上图中可以看出十进制数为 0 到 9 时 BCD 码都是以二进制数来计算的，但是从数值 10 以后 BCD 码开始变得不一样啦。
十进制数从 10 以后，BCD 码以四位二进制数为一单位来表示一个数，例如数值 10 的 BCD 码是 00010000，可以看出前四位二进制数为 0001 表示十进制数值 1，后四位二进制数 0000 表示十进制数值 0。我们可以得出如下转换公式：
十进制转换 BCD 码的公式为：BCD 码 = 十进制数 / 10 * 16 + 十进制数 % 10。
例如：十进制数值 18 的转换为 。
BCD 码转换十进制的公式为：十进制数 = BCD / 16 * 10 ^ 1 + BCD % 16。
写入初始值操作
例如：显示时间为 18:50:50，可以执行如下代码。
记着转换公式为：((value/10)<<4|(value%10))。
读出数据操作
记着转换公式为：。
另外写入、读出年、星期、月、日也是如此，只要修改写入、读出初始值就 OK 了。
实时时钟示例
用分模块实现 DS1302 时钟显示时间的代码层次架构更加清晰，以后多个功能的实现要分模块块处理，这样的代码修改比较方便。（建议模块化）
各个模块代码
文件代码：
文件代码：
文件代码：
结果与体会
运行后，结果如下所示：
此代码和官方给出的驱动有所修改，增加了 DS1302 初始化函数和时间的函数，还有在向 DS1302 单字节写入一字节数据，修改：
修改官方提供的实时时钟驱动文件，实时时钟 DS1302 单字节读出一字节数据函数修改为：
上述代码只要注意转换公式就可以了，在 中要增加函数说明。
https://www.zhihu.com/video/1736154060712144896
实验总结
DS1302 是功耗比较低的时钟芯片，可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，还具有闰年补偿等功能。实时时钟章节需要大家熟悉 DS1302 芯片原理图连接方式，引脚含义等，另外还需要掌握寄存器 bit 位的含义。做到熟练使用。记得读写转换公式，做到这些便可进行下面章节的学习。
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