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(jié)構(gòu)，大多數(shù)指令的執(zhí)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(shù)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(shù)器；具有獨立振蕩器的實時計數(shù)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(jié)的兩線串行接口；具有獨立片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時器；片內(nèi)模擬比較器；引腳電平變化可引發(fā)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(jié)的系統(tǒng)內(nèi)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(qū)，通過片上Boot程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程；256字節(jié)的擦寫100,000 次的EEPROM；512字節(jié)的片內(nèi)SRAM，可以對鎖定位進行編程以實現(xiàn)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(shù)據(jù)采集和定時控制系統(tǒng)。現(xiàn)就DS1302與ATMEGA48的應用介紹給大家。
由于ATMEGA48有可選的內(nèi)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(jié)構(gòu)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(shù)據(jù)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(jù)時序圖，給出下面的讀/寫程序：
讀出數(shù)據(jù)子程序如下：
;sbi portd,7 ;假設調(diào)用子程序以前已經(jīng)保持rst為高
RDS: clr r17 ;將取到的數(shù)據(jù)保存到R17中
ldi r24,8
sbi portd,6 ;sclk
RDS1: cbi portd,6 ;sclk 下降沿讀取數(shù)據(jù)
nop
IN R16,pind ;從CPU I/O讀取數(shù)據(jù)
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(shù)據(jù)寄存器- PORTx、數(shù)據(jù)方向寄存器- DDRx 和端口輸入引腳- PINx。I/O作為數(shù)據(jù)輸入使用時，讀取數(shù)據(jù)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(tài)，盡管將DDRx設置成數(shù)據(jù)輸入。特別注意的是，讀取軟件賦予引腳電平和執(zhí)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(shù)據(jù)(命令/地址)子程序如下：
;ldi R17,data ;假設要寫入的數(shù)據(jù)已經(jīng)存放到R17中
;sbi portd,7 ;假設調(diào)用子程序以前已經(jīng)保持rst為高
WDS: ldi r24,8
WDS1: cbi portd,6 ;sclk
in r16,portd ;讀入D口狀態(tài)
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(shù)據(jù)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(jié)的說明。DS1302命令字節(jié)由8位組成，BIT 0 為1時，讀取數(shù)據(jù)，為0時寫入數(shù)據(jù)。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(shù)據(jù)前應該將其關閉，并在寫數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)為10進制數(shù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù))
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 portd,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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)到R19
cbi portd,7
RET
整合寫和讀分的程序，改變R18的內(nèi)容就可以實現(xiàn)“秒、分、時、日、月、星期、年”的讀寫，寫操作時只需改變R19的內(nèi)容就可以將新的數(shù)據(jù)寫入，讀操作時直接讀取R19的內(nèi)容即可。也可以通過此程序直接來對31個RAM進行數(shù)據(jù)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?qū)⑵涫鼓堋Ｊ褂肈S(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(jié)語
通過這一實踐，表明應用DS1302在測控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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)