实时时钟芯片DS1307单片机C语言驱动程序

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一、DS1307简介

DS1307是一款非易失性实时时钟（RTC）芯片，采用IIC总线接口进行通信，可以提供秒、分、时、日、月、年等时间和日期信息。DS1307还具有控制和配置寄存器，可以通过读写这些寄存器来设置和调整时间、日期和其他功能。主要特点如下：
1.提供秒、分钟、小时、日、月、星期及年计时，带闰年补偿，有效期至2100年；
2.56字节通用RAM，写次数不受限制；
3. IIC串口通信；
4. 可编程方波输出信号；
5. 自动电源失效检测和切换电路；
6. 电池备份模式下，振荡器运行功耗低于500nA；
7. -40°C至+85°C工作温度范围；
8. 可用于8引脚DIP等封装；
DS1307的引脚如下图示意，其中X1/X2接32.768KHz的晶振， V B A T {V}_{BAT} VBAT​为后备电池供电引脚，Vcc为主电源供电引脚，SCL、SDA为IIC接口引脚，SQW/OUT为方波输出引脚；
在这里插入图片描述

二、驱动程序

DS1307与DS1302有很多相似之处，大同小异，学会其中任何一个的使用，再学习另一个都易如反掌，我们可以在实时时钟芯片DS1302单片机C语言驱动程序的基础上，学习DS1307的驱动程序的编写，会轻松很多。DS1307的通信接口为IIC，IIC驱动程序可参考4位数码管显示模块TM1637芯片C语言驱动程序。

2.1 读写时序

在这里插入图片描述在这里插入图片描述上图Figure4-Figure6是DS1307的读写时序，与EEPROM的操作十分类似，关于EEPROM的读写驱动程序可以参见AT24C01/AT24C02系列EEPROM芯片单片机读写驱动程序，可以更好地理解DS1307的读写。器件地址是1101000，十六进制为0x68，只有7位，最低位是读写标志位，0为写，1为读，因此我们可以认为器件地址为(0x68 << 1) = 0xD0，在读或写操作的时候，再将器件地址字节Slave Address的最低位置为1或0；
①上图Figure4类似于EEPROM的页写Page Write操作，但因为我们在读写DS1307的时候，一般只会用到对单个寄存器的读写，所以除了第一个Data(n)，后面的Data(n+1)…Data(n+x)可以不用理会，我们写完第一个数据等待应答完就发送Stop信号，结束写操作，这样就变成了EEPROM的写单个字节的操作了，操作流程如下：

发送起始信号–>发送器件地址（包含写入命令标志）–>收到应答–>发送寄存器地址–>收到应答–>发送需要写入的数据–>收到应答–>发送停止信号

②Figure5类似于EEPROM的“顺序读”Sequential Read（由“读当前地址”开始），在DS1307中较少用到，不做讨论。
③Figure6仍然是EEPROM的“顺序读”Sequential Read，但是由“任意读”开始（由“读当前地址”开始，则读取的地址是地址计数器里的地址+1，由“任意读”开始，则需要先发送一个地址），一般在读一个寄存器接收到数据后，主机不应答，直接发送STOP，这样就类似EEPROM的读单个字节（读任意地址），操作流程如下：

发送起始信号–>发送器件地址（包含写入命令标志）–>收到应答–>发送需要读取数据的寄存器地址–>收到应答–>发送起始信号–>发送器件地址（包含读取命令标志）–>收到应答–>读取数据–>不应答–>发送停止信号

#define WRITE_CMD				0x00
#define READ_CMD				0x01#define DEV_ADDR                0xD0//器件地址，0x68<<1
/******************************************************************************** 函数名：DS1307_WriteReg* 功  能：写寄存器* 参  数：addr：寄存器地址data：写入的数据* 返回值：无* 说  明：无
*******************************************************************************/
void DS1307_WriteReg(uint8_t addr, uint8_t data)
{IIC_Start();//起始信号IIC_WriteByte(DEV_ADDR | WRITE_CMD);//器件寻址+写IIC_WaitAck();//等待应答IIC_WriteByte(addr);//地址IIC_WaitAck();//等待应答IIC_WriteByte(data);IIC_WaitAck();//等待应答IIC_Stop();
}
/******************************************************************************** 函数名：DS1307_ReadReg* 功  能：读寄存器* 参  数：addr：寄存器地址* 返回值：data：读出的数据* 说  明：无
***************  ****************************************************************/
uint8_t DS1307_ReadReg(uint8_t addr)
{uint8_t data = 0;IIC_Start();//起始信号	IIC_WriteByte(DEV_ADDR | WRITE_CMD);//器件寻址+写IIC_WaitAck();//等待应答IIC_WriteByte(addr);//地址IIC_WaitAck();//等待应答IIC_Start();//起始信号IIC_WriteByte(DEV_ADDR | READ_CMD);//器件寻址+读IIC_WaitAck();//等待应答data = IIC_ReadByte();IIC_NoAck();IIC_Stop();return data;
}

2.2 寄存器读写

DS1307的寄存器如下图所示，除地址外，大部分与DS1302的相似：
在这里插入图片描述地址00H，是秒寄存器，存储方式也是8421格式的BCD码，最高位是CH位（Clock Halt），与DS1302一样，该位为1，时钟停止运行，所以必须将该位清零，器件才正常工作；
地址01H，是分钟寄存器，BCD格式存储；
地址02H，小时寄存器，BCD格式，其中12/24小时模式、AM/PM模式，与DS1302的功能一样，但有个重要区别是12/24小时模式位在bit6；当更改了12/24小时模式时，小时时间也必须重新设置；
地址03H，星期寄存器，BCD码，取值为01~07，对应的周几可由用户自定义，但必须按顺序，例如1为周一，则2为周二，而如果1为周日，则2为周一，以此类推；
地址04H，日期寄存器，BCD码；
地址05H，月份寄存器，BCD码；
地址06H，年份寄存器，BCD码；
地址07H，控制寄存器，用于控制SQW/OUT引脚的输出，该引脚可输出4种频率的方波；
其中，bit4为SQWE即输出使能（Square-Wave Enable），该位为1可在SQW/OUT引脚输出方波，方波的频率由bit1、bit0即RS1/RS0决定；当bit4为0时，不输出方波，但SQW/OUT引脚得有个确定的状态，这个高低电平的状态，与bit7位OUT一致，总结如下表：
在这里插入图片描述首次上电时，00H~07H寄存器的复位值为01/01/00 01 00:00:00(MM/DD/YY DOW HH:MM:SS)；另外手册中还有如下说明：
在这里插入图片描述当读取或写入时间和日期寄存器时，辅助(用户)缓冲区用于防止内部寄存器更新产生错误。当读取时间和日期寄存器时，在IIC的START信号开始时，用户缓冲区将与内部寄存器同步。时间信息是从这些用户缓存中读取的，时钟同时在继续运行。这样可以不需要在内部寄存器更新时，重新读取。每当写入秒寄存器时，分频链（DS1307内部用于分频的硬件部分）就会重置。DS1307的应答后，写入操作开始传输。一旦分频链被重置，为避免翻转问题，剩余的时间和日期寄存器必须在一秒内写入。
以上各寄存器操作相关程序如下：

/******************************************************************************** 函数名：DS1307_GetYear* 功  能：获取年份* 参  数：无			* 返回值：年份，十进制* 说  明：将BCD码转为十进制
*******************************************************************************/
uint16_t DS1307_GetYear(void)
{uint16_t temp = 0;temp = DS1307_ReadReg(REG_YEAR);return BCDToDec(temp);
}
/******************************************************************************** 函数名：DS1307_GetDay* 功  能：获取星期几* 参  数：无			* 返回值：星期几，十进制，1~7* 说  明：无
*******************************************************************************/
uint8_t DS1307_GetDay(void)
{uint8_t temp = 0;temp = DS1307_ReadReg(REG_DAY);return BCDToDec(temp & 0x07);
}
/******************************************************************************** 函数名：DS1307_GetMonth* 功  能：获取月份* 参  数：无			* 返回值：月份，十进制，1~12* 说  明：无
*******************************************************************************/
uint8_t DS1307_GetMonth(void)
{uint8_t temp = 0;temp = DS1307_ReadReg(REG_MONTH);return BCDToDec(temp & 0x1F);
}
/******************************************************************************** 函数名：DS1307_GetDate* 功  能：获取日期* 参  数：无			* 返回值：日，十进制，1~31* 说  明：无
*******************************************************************************/
uint8_t DS1307_GetDate(void)
{uint8_t temp = 0;temp = DS1307_ReadReg(REG_DATE);return BCDToDec(temp & 0x3F);
}
/******************************************************************************** 函数名：DS1307_GetHour* 功  能：获取小时* 参  数：无			* 返回值：小时，十进制，1~12或0~23* 说  明：返回的值需要结合小时模式及AM/PM位区分具体时间
*******************************************************************************/
uint8_t DS1307_GetHour(void)
{uint8_t temp = 0;temp = DS1307_ReadReg(REG_HOUR);if ((temp & 0x40) == 0x40)//12小时模式{return BCDToDec(temp & 0x1F);}else//24小时模式{return BCDToDec(temp & 0x3F);}
}
/******************************************************************************** 函数名：DS1307_GetHourMode* 功  能：获取小时模式* 参  数：无			* 返回值：0,24小时模式，1,12小时模式* 说  明：bit6
*******************************************************************************/
uint8_t DS1307_GetHourMode(void)
{uint8_t temp = 0;temp = DS1307_ReadReg(REG_HOUR);temp &= 0x40;return (temp >> 6);
}
/******************************************************************************** 函数名：DS1307_SetHourMode* 功  能：设置小时模式* 参  数：mode，0,24小时模式，1,12小时模式			* 返回值：无* 说  明：bit6，datasheet要求，更改模式时，小时必须重新初始化，因此先读取原小时时间，再设置模式，再将小时写入寄存器
*******************************************************************************/
void DS1307_SetHourMode(uint8_t mode)
{uint8_t hour = 0;//原时间uint8_t temp = 0;//原模式uint8_t reg = 0;//写入寄存器的值temp = DS1307_GetHourMode();if (mode != temp)//修改模式{reg |= ((mode & 0x01) << 6);//模式在bit6hour = DS1307_ReadReg(REG_HOUR);;//读取原寄存器的值，保存原时间        if (mode == 0)//改为24小时模式，之前是12小时模式，先判断AM/PM{if ((hour & 0x20) == 0x20)//bit5,1=PM{hour &= 0x1F;//提取0~4位的时间hour = BCDToDec(hour);//BCD转为十进制hour += 12;reg |= DecToBCD(hour);//BCD}else//AM{hour &= 0x1F;//提取0~4位的时间reg |= hour;}}else//改为12小时模式，之前是24小时模式{hour &= 0x3F;hour = BCDToDec(hour);//BCD转为十进制if (hour > 12)//PM{hour -= 12;reg |= DecToBCD(hour);//BCDreg |= 0x20;//bit5置1}else//AM{reg |= DecToBCD(hour);//BCDreg &= 0xDF;//bit5置0}}}DS1307_WriteReg(REG_HOUR, reg);	
}
/******************************************************************************** 函数名：DS1307_SetAMPM* 功  能：设置AM/PM模式* 参  数：data，0为AM上午，1为PM下午		* 返回值：无* 说  明：小时寄存器bit5，须在12小时模式下使用
*******************************************************************************/
void DS1307_SetAMPM(uint8_t data)
{uint8_t temp = 0;temp = DS1307_ReadReg(REG_HOUR);//先把原数据读出(data == 0) ? (temp &= 0xDF) : (temp |= 0x20);DS1307_WriteReg(REG_HOUR, temp);
}
/******************************************************************************** 函数名：DS1307_GetAMPM* 功  能：读取AM/PM模式* 参  数：无		* 返回值：0为AM上午，1为PM下午* 说  明：小时寄存器bit5，须在12小时模式下使用
*******************************************************************************/
uint8_t DS1307_GetAMPM(void)
{uint8_t temp = 0;temp = DS1307_ReadReg(REG_HOUR);return ((temp & 0x20) >> 5);
}
/******************************************************************************** 函数名：DS1307_GetMinute* 功  能：获取分钟* 参  数：无			* 返回值：分钟，十进制，0~59* 说  明：无
*******************************************************************************/
uint8_t DS1307_GetMinute(void)
{uint8_t temp = 0;temp = DS1307_ReadReg(REG_MIN);return BCDToDec(temp & 0x7F);
}
/******************************************************************************** 函数名：DS1307_GetSecond* 功  能：获取秒* 参  数：无			* 返回值：秒，十进制，0~59* 说  明：无
*******************************************************************************/
uint8_t DS1307_GetSecond(void)
{uint8_t temp = 0;temp = DS1307_ReadReg(REG_SEC);return BCDToDec(temp & 0x7F);
}
/******************************************************************************** 函数名：DS1307_SetYear* 功  能：写入年份* 参  数：year：年份，十进制，2000~2099			* 返回值：无* 说  明：将十进制转为BCD码
*******************************************************************************/
void DS1307_SetYear(uint16_t year)
{uint8_t temp = DecToBCD(year);DS1307_WriteReg(REG_YEAR, temp);	
}
/******************************************************************************** 函数名：DS1307_SetDay* 功  能：写入星期几* 参  数：day：星期几，1~7			* 返回值：无* 说  明：无
*******************************************************************************/
void DS1307_SetDay(uint8_t day)
{DS1307_WriteReg(REG_DAY, day & 0x07);	
}
/******************************************************************************** 函数名：DS1307_SetMonth* 功  能：写入月份* 参  数：month：月份，1~12			* 返回值：无* 说  明：转为BCD码
*******************************************************************************/
void DS1307_SetMonth(uint8_t month)
{uint8_t temp = DecToBCD(month);DS1307_WriteReg(REG_MONTH, temp & 0x1F);
}
/******************************************************************************** 函数名：DS1307_SetDate* 功  能：写入日* 参  数：date：日，1~31			* 返回值：无* 说  明：无
*******************************************************************************/
void DS1307_SetDate(uint8_t date)
{uint8_t temp = DecToBCD(date);DS1307_WriteReg(REG_DATE, temp & 0x3F);
}
/******************************************************************************** 函数名：DS1307_SetHour* 功  能：写入小时* 参  数：hour：小时，1~12或0~23		* 返回值：无* 说  明：无
*******************************************************************************/
void DS1307_SetHour(uint8_t hour)
{uint8_t temp = DecToBCD(hour);DS1307_WriteReg(REG_HOUR, temp & 0x3F);
}
/******************************************************************************** 函数名：DS1307_SetMinute* 功  能：写入分钟* 参  数：min：分钟，0~59		* 返回值：无* 说  明：无
*******************************************************************************/
void DS1307_SetMinute(uint8_t min)
{uint8_t temp = DecToBCD(min);DS1307_WriteReg(REG_MIN, temp & 0x7F);
}
/******************************************************************************** 函数名：DS1307_SetSecond* 功  能：写入秒* 参  数：sec：秒，0~59		* 返回值：无* 说  明：无
*******************************************************************************/
void DS1307_SetSecond(uint8_t sec)
{uint8_t temp = DecToBCD(sec);DS1307_WriteReg(REG_SEC, temp & 0x7F);
}
/******************************************************************************** 函数名：DS1307_ReadHaltFlag* 功  能：读Halt标志* 参  数：无			* 返回值：无* 说  明：无
*******************************************************************************/
bool DS1307_ReadHaltFlag(void)
{bool temp = 0;temp = ((DS1307_ReadReg(REG_SEC) & 0x80) == 0x80) ? 1 : 0;return temp;
}
/******************************************************************************** 函数名：DS1307_SetHaltFlag* 功  能：Halt标志置1* 参  数：无			* 返回值：无* 说  明：先读80寄存器，再写入CH位
*******************************************************************************/
void DS1307_SetHaltFlag(void)
{uint8_t temp = 0;temp = DS1307_GetSecond();temp |= 0x80;DS1307_WriteReg(REG_SEC, temp);
}
/******************************************************************************** 函数名：DS1307_ClearHaltFlag* 功  能：Halt标志置0* 参  数：无			* 返回值：无* 说  明：先读80寄存器，再写入CH位，该位为0，时钟才开始工作
*******************************************************************************/
void DS1307_ClearHaltFlag(void)
{uint8_t temp = 0;temp = DS1307_GetSecond();temp &= 0x7F;DS1307_WriteReg(REG_SEC, temp);
}
/******************************************************************************** 函数名：DS1307_SQWEnable* 功  能：使能方波输出* 参  数：无			* 返回值：无* 说  明：bit4写1
*******************************************************************************/
void DS1307_SQWEnable(void)
{uint8_t temp = 0;temp = DS1307_ReadReg(REG_CTRL);temp |= 0x10;DS1307_WriteReg(REG_CTRL, temp);
}
/******************************************************************************** 函数名：DS1307_SQWDisable* 功  能：禁止方波输出* 参  数：无			* 返回值：无* 说  明：bit4写0
*******************************************************************************/
void DS1307_SQWDisable(void)
{uint8_t temp = 0;temp = DS1307_ReadReg(REG_CTRL);temp &= 0xEF;DS1307_WriteReg(REG_CTRL, temp);
}
/******************************************************************************** 函数名：DS1307_SetSqureWaveFreq* 功  能：设置方波频率* 参  数：rate:0,1Hz;1,4.096kHz；2,8.192kHz;3,32.768kHz			* 返回值：无* 说  明：已经使能方波输出的情况下使用,设置RS0/RS1即bit0/bit1位
*******************************************************************************/
void DS1307_SetSqureWaveFreq(uint8_t rate)
{uint8_t temp = 0;temp = DS1307_ReadReg(REG_CTRL);rate &= 0x03; switch (rate){case 0: temp &= 0xFC; break;//1Hzcase 1: temp &= 0xFD; temp |=0x01; break;//4.096kHzcase 2: temp |= 0x02; temp &=0xFE; break;//8.192kHzcase 3: temp |= 0x03; break;//32.768kHzdefault: break;}DS1307_WriteReg(REG_CTRL, temp);
}
/******************************************************************************** 函数名：DS1307_OutHigh* 功  能：Out引脚输出高电平* 参  数：无			* 返回值：无* 说  明：bit7写1，在禁止方波输出的情况下使用
*******************************************************************************/
void DS1307_OutHigh(void)
{uint8_t temp = 0;temp = DS1307_ReadReg(REG_CTRL);temp |= 0x80;DS1307_WriteReg(REG_CTRL, temp);
}
/******************************************************************************** 函数名：DS1307_OutLow* 功  能：Out引脚输出低电平* 参  数：无			* 返回值：无* 说  明：bit7写0，在禁止方波输出的情况下使用
*******************************************************************************/
void DS1307_OutLow(void)
{uint8_t temp = 0;temp = DS1307_ReadReg(REG_CTRL);temp &= 0x7F;DS1307_WriteReg(REG_CTRL, temp);
}

2.3 时钟初始化

首次上电时，单片机开始工作，读取RAM寄存器的值，与预设的值比较，如果值不正确，则是首次配置，初始化时间，并在RAM中写入预设的值；如果值正确，则直接读取时间寄存器的值，将时间输出即可；如果有电池供电，在主电源断开时，会继续计时，RAM寄存器中的值也会保存下来；

void DS1307_Init(void)
{uint8_t temp = 0;temp = DS1307_ReadReg(0x08);//读RAM第一字节if (temp != 0x5A)//不正确，重新初始化{        DS1307_SetYear(24);//24年DS1307_SetDay(3);//星期3DS1307_SetMonth(1);//1月DS1307_SetDate(31);//31日DS1307_SetHour(23);DS1307_SetMinute(18);DS1307_SetSecond(0);DS1307_SetHourMode(0);//0,24小时模式,1,12小时模式DS1307_ClearHaltFlag();//清除Halt标志DS1307_WriteReg(0x08, 0x5A);//写入0x5A        }
}

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工具库 tagcanvas.min.js vue3&#xff08;框架其实无所谓&#xff0c;都可以&#xff09; 实现 <script setup> import { onMounted, ref } from vue; import ./tagcanvas.min.js;const updateFlag ref(false);// 词云图初始化 const initWordCloud () > {let …
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RabbitMQ快速实战

RabbitMQ快速实战

目录 什么是消息队列&#xff1f; 消息队列的优势 应用解耦 异步提速 削峰填谷 总结 主流MQ产品特点比较 Rabbitmq快速上手 创建用户admin Exchange和Queue Connection和Channel RabbitMQ中的核心概念总结 什么是消息队列&#xff1f; MQ全称Message Queue&#xf…
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Python 开发学习目录

Python 开发学习目录

Python 开发教程的概述&#xff1a; 安装 Python&#xff1a;首先&#xff0c;你需要在你的计算机上安装 Python。你可以从 Python 的官方网站上下载并安装 Python。 学习基础语法&#xff1a;学习 Python 的基础语法&#xff0c;包括变量、数据类型、控制结构、函数等。 学习…
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关于mysql 条线添加 子查询 包含groupby 导致问题

关于mysql 条线添加 子查询 包含groupby 导致问题

直接简约明确说明一下这个问题&#xff0c;发生这个问题我也很懵逼。然后各种怀疑自己&#xff0c;最终我猜测了一下可能是这个问题&#xff0c;结果直接再子查询中有嵌套了一个括号解决此问题 之前写的sql 由于公司安全问题不展示&#xff0c;写个伪sql代表一下 selectid from…
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Redis - 多集群数据源配置

Redis - 多集群数据源配置

目录 前言依赖yml配置redis多集群数据源配置类思考 redis工具类 前言 工作时有一个项目配置了多个redis数据源&#xff0c;使用时出现了指定了使用副数据源&#xff0c;数据却依然使用了主数据源的情况。经过排查&#xff0c;发现配置流程较为繁琐易错&#xff0c;此处做一个记…
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Spring5深入浅出篇:Spring中ioc(控制反转)与DI(依赖注入)

Spring5深入浅出篇:Spring中ioc(控制反转)与DI(依赖注入)

Spring5深入浅出篇:Spring中ioc(控制反转)与DI(依赖注入) 反转(转移)控制(IOC Inverse of Control) 控制&#xff1a;对于成员变量赋值的控制权 反转控制&#xff1a;把对于成员变量赋值的控制权&#xff0c;从代码中反转(转移)到Spring⼯⼚和配置⽂件中完成好处&#xff1a;…
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七、并发工具（上）

七、并发工具（上）

一、自定义线程池 1&#xff09;背景&#xff1a; 在 QPS 量比较高的情况下&#xff0c;我们不可能说所有的访问都创建一个线程执行&#xff0c;这会导致内存占用过高&#xff0c;甚至有可能出现 out of memory另外也要考虑 cpu 核数&#xff0c;如果请求超过了cpu核数&#…
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【bitonicSort学习】

【bitonicSort学习】

bitonicSort学习 什么是Bitonic Sort核心 什么是Bitonic Sort https://zhuanlan.zhihu.com/p/53963918 这个是用来并行排序的一个操作 之前学过一些CPU排序&#xff0c;快排 冒泡 归并啥的&#xff0c;有一些能转成并行&#xff0c;有一些不适合 像快排这种二分策略就可以考虑…
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