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Atmel公司的ATMEGA48是一款高性能、低功耗的8 位AVR微處理器，使用先進的RISC 結構，大多數指令的執行時間為單個時鐘周期，所以運算速度更快。兩個具有獨立預分頻器和比較器功能的8 位定時器/ 計數器；一個具有預分頻器、比較功能和捕捉功能的16 位定時器/ 計數器；具有獨立振蕩器的實時計數器RTC；六通道PWM；8路10 位ADC(TQFP 與MLF 封裝)[ 6路10 位ADC( PDIP 封裝)]；可編程的串行USART 接口；可工作于主機/ 從機模式的SPI 串行接口；面向字節的兩線串行接口；具有獨立片內振蕩器的可編程看門狗定時器；片內模擬比較器；引腳電平變化可引發中斷及喚醒MCU等。 其具有的下面特點無論從編程、自編程和加密等方面都給用戶提供了很大的方便。4K字節的系統內可擦寫10,000 次的可編程Flash；具有獨立鎖定位的可選Boot 代碼區，通過片上Boot程序實現系統內編程；256字節的擦寫100,000 次的EEPROM；512字節的片內SRAM，可以對鎖定位進行編程以實現用戶程序的加密。 Maxim公司的8腳串行實時時鐘日歷芯片DS1302，體積小、與單片機接口簡單、工作電壓范圍寬(2.5"5.5V)、功耗低、接口容易、占用CPU I/O口線少、可對時鐘芯片備份電池進行涓流充電等特點。所以應用方便，被很多設計者所青睞。 圖1 ATMEGA48與DS1302的電路連接 筆者利用這兩種芯片，設計了實時時鐘，實時數據采集和定時控制系統。現就DS1302與ATMEGA48的應用介紹給大家。 由于ATMEGA48有可選的內部振蕩器，所以只需接通電源即可；DS1302需要一個32768Hz的晶振，和一個備用電池。可以看出結構很簡單(由于本文只介紹ATMEGA48和DS1302的應用，所以其余的顯示電路和數據采集電路均省略。)。 ATMEGA48與DS1302的通訊程序(ASM) 圖2 DS1302的時序 圖3 DS1302充電原理圖 DS1302的時序如圖2。 根據時序圖，給出下面的讀/寫程序： 讀出數據子程序如下： ;sbi portd,7 ;假設調用子程序以前已經保持rst為高 RDS: clr r17 ;將取到的數據保存到R17中 ldi r24,8 sbi portd,6 ;sclk RDS1: cbi portd,6 ;sclk 下降沿讀取數據 nop IN R16,pind ;從 CPU I/O讀取數據 nop sbi portd,6 ;sclk BST R16,5 ;復制PIND.5到T LSR R17 BLD R17,7 ;復制T到R17.7 dec r24 CPI R24,0 BRNE RDS1 RET 注：ATMEGA48 I/O口有三個寄存器分別是：數據寄存器- PORTx、數據方向寄存器- DDRx 和端口輸入引腳- PINx。I/O作為數據輸入使用時，讀取數據命令應為 IN Rd,PINx，如果使用IN Rd,PORTx則讀取到的是I/O口的狀態，盡管將DDRx設置成數據輸入。特別注意的是，讀取軟件賦予引腳電平和執行讀取指令in 之間至少有一個時鐘周期的間隔，文中用nop間隔。 寫入數據(命令/地址)子程序如下： ;ldi R17,data ;假設要寫入的數據已經存放到R17中 ;sbi portd,7 ;假設調用子程序以前已經保持rst為高 WDS: ldi r24,8 WDS1: cbi portd,6 ;sclk in r16,portd ;讀入D口狀態 BST R17,0 ;將R17.0復制到T BLD R16,5 ;將T復制到R16.5 nop out portd,r16 ;寫數據到portd(R16.5-＞portd.5) sbi portd,6 ;sclk lsr r17 dec r24 CPI R24,0 BRNE WDS1 RET 關于命令字節的說明。DS1302命令字節由8位組成，BIT 0 為1時，讀取數據，為0時寫入數據。BIT 1-5 為地址。BIT 6 為1時指向31個RAM，為0 時指向時鐘寄存器。BIT 7 必須為1，為0時將使DS1302停止。 DS1302的控制寄存器的第七位是寫保護位，所以在寫入數據前應該將其關閉，并在寫數據完畢后將其使能。下面是一段完整的設置分的程序。 ...... ldi r19,0x43 ;假設當前時間為43分，DS1302時間寄存器保存的數據為10進制數十六進制存儲。 ldi r18,0x82 ;寫分 命令 ldi r27,0x00 ;x H ldi r26,19 ;x L 在這里使用間接尋址，所以只需改變R19的數據即可。 ...... 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 ;寫操作前WP=0 rCALL WDS mov r17,r18 ;寫秒 分 時 日 月 星期 年 地址 rCALL WDS ld r17,x ;寫秒 分 時 日 月 星期 年(R19中的數據) 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 ;寫操作前WP=1 rCALL WDS cbi po rtd,7 RET 同樣，下面給出了一個完整的讀取分的程序 ldi r18,0x83 ;讀分 命令 ldi r27,0x00 ;x H ldi r26,19 ;x L 將取到的數據存儲到R19中。 READ_DS1302: cbi portd,7 cbi portd,6 sbi portd,7 mov r17,r18 ;寫秒 分 時 日 月 星期 年 地址 rCALL WDS rCALL RDS st x,r17 ; 保存數據到R19 cbi portd,7 RET 整合寫和讀分的程序，改變R18的內容就可以實現“秒、分、時、日、月、星期、年”的讀寫，寫操作時只需改變R19的內容就可以將新的數據寫入，讀操作時直接讀取R19的內容即可。也可以通過此程序直接來對31個RAM進行數據讀取。 DS1302的充電功能 DS1302的涓流充電功能也是非常方便的，同時又是其非常重要的一個功能，所以簡單介紹一下其使用。其原理框圖如圖3。 DS1302有一個單獨的寄存器控制涓流充電。BIT7:BIT4是涓流充電功能的選擇器，只有當它們被設置成1010才能夠將其使能。使用DS(BIT3和BIT2)可以在一個和兩個二極管之間選擇；使用RS(BIT1和BIT0)可以選擇兩個電源(Vcc1和Vcc2)之間的電阻，這兩個選擇器共同使用來幫助您得到所需要的電流。 結語 通過這一實踐，表明應用DS1302在測控系統中的數據記錄，其軟硬件設計簡單，時間記錄準確。同時由于ATMEGA48的高速度，大數據吞吐，給實際應用帶來了很大方便。由于筆者水平有限，僅將應用筆記供大家參考。 參考文獻： 1. 8-bit AVR Microcontroller with 4K Bytes In-System Programmable Flash (data sheet) 2. DS1302 - Trickle Charge Timekeeping Chip (data sheet) |
