基于C51串行时钟DS1305在无纸记录仪中的实现

关键词：C51 串行时钟 无纸记录仪

关于Dallas公司的串行实时钟芯片DS1305工作原理，在参考文献[2]有详细的介绍，本文不再赘述。本文从C51的角度，来详细介绍DS1305在我们所研制的无纸记录仪上的实现。
1 C51的特点
C语言是一种编译型程序设计语言，它兼顾了多种高级语言的特点，并具备汇编语言的功能。C语言有功能丰富的库函数，运算速度快，编译效率高,有良好的可移植性而且可以直接实现对系统硬件的控制。
C语言是一种结构化程序设计语言，它支持由顶向下结构化程序设计技术。
C语言程序具有完善的模块化程序结构，从而为软件开发中采用模块化程序设计方法提供了有力保障。因此，使用C语言进行程序设计来编写目标系统软件会大大缩短开发周期，增加软件的可读性，便于改进和扩充。
本系统采用Keil公司的C51编译器,版本为V6.10a。

2 DS1305与AT89C55WD的连接图
见图1
说明：本系统SERMODE 脚与VCC相连，为MOTOROLA SPI 方式。INT0脚与AT89C55WD的INT0脚相连，对时钟进行每秒中断1次编程，CPU每秒对4个通道进行采样。

3 DS1305引脚定义
根据C51 所提供的定义关键字SBIT，进行如下的定义：
SBIT clk_ce=P1^3; /*时钟片选*/
SBIT sclk_bit=P2^4; /*时钟脉冲输入端*/
SBIT sdi_bit=P2^6; /*时钟输入引脚*/
SBIT sdu_bit=P2^7; /*时钟输出引脚*/

说明：P1^3 等价于汇编语言P1.3的用法，由C51头文件REG51.H定义，形式如下：
#include
3 时钟初始化
对DS1305的初始化主要有如下三个写操作：
往控制寄存器写0x05；
往状态寄存器写0x01；
往涓流充电寄存器写0xa5；
对应的C51程序如下，该程序调用了子程序dswr(uchar ac)在其后说明：

initclock() /*时钟初始化*/
{
sclk_bit=0;
dswr(0x8f);/* 往控制寄存器写0x05*/
dswr(0x05);

dswr(0x90); /*往状态寄存器写0x01 */
dswr(0x01);

dswr(0x91); /*往涓流充电寄存器写0xa5*/
dswr(0xa5);
}

函数dswr 中用到参数uchar 是在C51 主程序开始定义的无符号字符：
#define unsigned char uchar
有了上述定义，整个程序都可以这样使用。

dswr(uchar ac) /*ACC中的数据从高位开始送入ds1305 */
{
uchar i;
clk_ce=1;
sdu_bit=1;
for (i=0;i<8;i++)
{
sdi_bit=(ac&0x80==0x80)?1:0;
sclk_bit=1;
sclk_bit=0;
ac=ac<<1;
}
}

4 时钟的读
uchar dsrd() /*读时钟*/
{
uchar i,j,ac=0,x;
clk_ce=1;
for (i=0;i<=7;i++)
{
sclk_bit=1;
j=2;
while (j--);
sclk_bit=0;
x=P2;
ac=(x&0x80)>>i|ac;/*高位在前，底位在后*/
}
return (ac);
clk_ce=0;
}

说明：因为DS1305为串行方式，每次输出1位，且高位在前，故上述程序用了向右移位再与原值相或的技巧来实现。
5 时钟的设置

clockset() /*时钟设置*/
{
uchar i,j;
sclk_bit=0;
dswr(0x8f);/* 往控制寄存器写0x05*/
dswr(0x05);
clk_ce=0;
sclk_bit=0;
for (i=0x80,j=0;i<=0x86;i++)
if(i!=0x83)
{
clk_ce=1;
dswr(i);/*address*/
dswr(y_m_d_h_m[5-j]);/*data*/
j++;
clk_ce=0;

}

clockwp();
}

函数中用到数组y_m_d_h_m存放的是即将写入时钟的年、月、日、时、分和秒的压缩的BCD码，在主程序中定义为
uchar y_m_d_h_m[6]={0x01,0x05,0x19,0x23,0x10,0x00};

一旦设置好，就必须调用时钟写保护来防止对时钟的误操作。
clockwp() /*时钟写保护*/
{
clk_ce=1;
dswr(0x8f);
dswr(0x45);
clk_ce=0;
}

6 时间的显示
在我们所研制的无纸记录仪，显示采用液晶显示器，因为液晶显示器不同，则为液晶显示器所写的驱动程序也不一样，在此不对液晶显示器部分进行详细说明，而仅对于我们所采用的技巧做一说明。
先定义两个数组：
其一：
uchar clock[]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};/*秒、分、时、日、月、年*/
该数组把从时钟读来压缩BCD数据暂存于此。
其二：
从BCD码转换为非压缩BCD码。

uchar dispclock[]={0x12,0x10,0x10,0x11,0x0d,0x10,0x17,0x0d,0x11,0x10,0x00,0x11,0x12,0x1a,0x11,0x18,0x1a,0x11,0x18};

/*年、月、日、星期、时、分、秒*/

例子：2001-07-10 12:18:18
0x10...0x19，0x0d,0x1a分别是液晶显示器内部CG-ROM字符0-9，- 和 ：的压缩BCD码。

clockread() /* 读时钟数据送入clock数组*/
{
uchar i,ac,j,m=1;
for (i=0;i<7;i++)
{
dswr(i);
ac=dsrd() ;

switch (i)
{
case 0:
case 1:
case 2: clock[i]=ac ;break;
case 3: break;
default:clock[i-1]=ac;
}
clk_ce=0;
}

}

clockdisp() /*把时间显示数组中的数据显示*/
{
uchar j=DELAY;
uchar ac,i;
for (i=0;i<=5;i++) /* 把clock 数组中的BCD码转换成clockdisp的非压缩BCD码*/
{
ac=clock[i];
ac= ac>>4;
ac+=0x10;
dispclock[2+3*(5-i)]=ac;
ac=clock[i];
ac=ac & 0x0f;
ac+=0x10;
dispclock[2+3*(5-i)+1]=ac;
}
/*以下是对液晶进行操作*/
data_wri(0);
data_wri(0);
com_wri(0x24);
com_wri(0xb0);
for (i=0;i<19;i++)
{
wait3();
lcd_ce=0;
PLCD_DATA=dispclock[i];
while (j--);
lcd_ce=1;
j=DELAY;
}
lcd_ce=0;
com_wri(0xb2);
lcd_ce=1;
}

7 时钟每秒中断一次
clockalarm()
{
uchar set[]={0x87,0x81,0x88,0x81,0x89,0x80,0x8a,
0x80,0x8f,0x05,0x90,0x01,0x91,0xa5};
uchar i,j;
clk_ce=0;
sclk_bit=0;
i=0;
for (j=0;j<7;j++)
{
dswr(set[i++]);
dswr(set[i++]);
clk_ce=0;
i=2;
while (i--);
}

}

8 结论
我们用C51对DS1305进行编程，可读性强，模块化好，结构清晰，方便今后的系统维护，应用于我们开发的无纸记录仪中，运行稳定，效果良好。该系统已经通过福建省科技庁的鉴定。

参考文献

[1] 马忠梅等 单片机的C语言应用程序设计 北京航空航天大学出版社，2000年 修订版
[2] 王润田等 串行时钟DS1305在野外自容式设备中的应用 电子技术1999年第11期
[3] DALLAS 公司DS1305 Serial Alarm Real Time Clock(RTC) Data Sheet 08/10/99