DS3231高精度时钟模块程序 - 全文

随着科技的迅猛发展，一些相应的精密仪器也随之问世，这些仪器中通常都需要设置准确的时钟，以保证时段的正确切换。DS3231是Maxim/Dallas公司生产的一款低成本、超高精度的I2C实时时钟芯片，该器件不仅能够在一定温度范围内提供优于±2min/a的计时精度，而且省去制造过程中晶体安装和布线校准工序。

DS3231是低成本，高精度I2C实时时钟（RTC），具有集成的温补晶体振荡器（TCXO）和1个32.768kHz的晶体。该晶体包含电池输入端，断开主电源仍可保持精确计时。集成晶体振荡器可提高器件的长期精确度，并减少生产的元件数。

DS3231提供商级和工业级温度范围，采用16引脚、300mil的SO封装。RTC保持秒、分、时、星期、日期、月和年信息。当遇到少于31天的月份，将自动调整月末日期，包括闰年补偿。时钟的工作格式可以是24小时或带-AM/PM指示的12小时格式。提供2个可编程日历闹钟和1路可编程方波输出。地址与数据通过I2C双向串行传输。通过精密的、经过温度补偿的电压基准和比较器来监视VCC状态，检测电源故障，提供复位输出，并在必要时自动切换到备用电源。另外，RST监视引脚可作为手动按钮输入，以产生外部复位信号。

DS3231的引脚功能说明如下：32kHz是32kHz频率输出；VCC用于主电源的DC引脚；INT/SQW为低电平有效中断或方波输出；RST是低电平有效复位引脚；N.C.表示无连接，外部必须接地；GND为地；VBAT为备用电源输入；SDA为串行数据输入、输出；SCL为串行时钟输入

原理图：

模块参数：

1.尺寸：38mm（长）*22mm（宽）*14mm（高） 2.重量：8g

3.工作电压：3.3--5.5V

4.时钟芯片：高精度时钟芯片DS3231

5.时钟精度：0-40℃范围内，精度2ppm，年误差约1分钟 6.带2个日历闹钟 7.可编程方波输出

8.实时时钟产生秒、分、时、星期、日期、月和年计时，并提供有效期到2100年的闰年补偿

9.芯片内部自带温度传感器，精度为±3℃ 10.存储芯片：AT24C32（存储容量32K）

11.IIC总线接口，最高传输速度400KHz（工作电压为5V时）

12.可级联其它IIC设备，24C32地址可通过短路A0/A1/A2修改，默认地址为0x57 13.带可充电电池LIR2032，保证系统断电后，时钟任然正常走动

接线说明，以Arduino uno r3为例：

SCL→A5

SDA→A4

VCC→5V

GND→GND

程序代码如下：

#include

#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbit SDA=P3^6; //模拟I2C数据传送位SDA

sbit SCL=P3^7; //模拟I2C时钟控制位SCL

sbit INT=P3^2;

sbit RESET=P3^3;

sbit led0=P1^0;

sbit led1=P1^1;

sbit led2=P1^2;

sbit led3=P1^3;

sbit led4=P1^4;

sbit led5=P1^5;

sbit led6=P1^6;

sbit led7=P1^7;

bit ack; //应答标志位

#define DS3231_WriteAddress 0xD0 //器件写地址

#define DS3231_ReadAddress 0xD1 //器件读地址

#define DS3231_SECOND 0x00 //秒

#define DS3231_MINUTE 0x01 //分

#define DS3231_HOUR 0x02 //时

#define DS3231_WEEK 0x03 //星期

#define DS3231_DAY 0x04 //日

#define DS3231_MONTH 0x05 //月

#define DS3231_YEAR 0x06 //年

//闹铃1

#define DS3231_SALARM1ECOND 0x07 //秒

#define DS3231_ALARM1MINUTE 0x08 //分

#define DS3231_ALARM1HOUR 0x09 //时

#define DS3231_ALARM1WEEK 0x0A //星期/日

//闹铃2

#define DS3231_ALARM2MINUTE 0x0b //分

#define DS3231_ALARM2HOUR 0x0c //时

#define DS3231_ALARM2WEEK 0x0d //星期/日

#define DS3231_CONTROL 0x0e //控制寄存器

#define DS3231_STATUS 0x0f //状态寄存器

#define BSY 2 //忙

#define OSF 7 //振荡器停止标志

#define DS3231_XTAL 0x10 //晶体老化寄存器

#define DS3231_TEMPERATUREH 0x11 //温度寄存器高字节（8位）

#define DS3231_TEMPERATUREL 0x12 //温度寄存器低字节（高2位）

uchar code dis_code［11］={0xc0，0xf9，0xa4，0xb0， // 0，1，2，3

0x99，0x92，0x82，0xf8，0x80，0x90， 0xff}; // 4，5，6，7，8，9，off

uchar data dis_buf［8］;

uchar data dis_index;

uchar data dis_digit;

uchar BCD2HEX（uchar val） //BCD转换为Byte

{

uchar temp;

temp=val&0x0f;

val》》=4;

val&=0x0f;

val*=10;

temp+=val;

return temp;

}

uchar HEX2BCD（uchar val） //B码转换为BCD码

{

uchar i，j，k;

i=val/10;

j=val;

k=j+（i《《4）;

return k;

}

void delayus（uint us）

{

while （us--）;

}

void Start_I2C（）

{

SDA=1; //发送起始条件的数据信号

delayus（1）;

SCL=1;

delayus（5）; //起始条件建立时间大于4.7us，延时

SDA=0; //发送起始信号

delayus（5）; // 起始条件锁定时间大于4μs

SCL=0; //钳住I2C总线，准备发送或接收数据

delayus（2）;

}

void Stop_I2C（）

{

SDA=0; //发送结束条件的数据信号

delayus（1）; //发送结束条件的时钟信号

SCL=1; //结束条件建立时间大于4us

delayus（5）;

SDA=1; //发送I2C总线结束信号

delayus（4）;

}

void SendByte（uchar c）

{

uchar BitCnt;

for（BitCnt=0;BitCnt《8;BitCnt++） //要传送的数据长度为8位

{

if（（c《

SDA=1; //判断发送位

else

SDA=0;

delayus（1）;

SCL=1; //置时钟线为高，通知被控器开始接收数据位

delayus（5）; //保证时钟高电平周期大于4μs

SCL=0;

}

delayus（2）;

SDA=1; //8位发送完后释放数据线，准备接收应答位

delayus（2）;

SCL=1;

delayus（3）;

if（SDA==1）

ack=0;

else

ack=1; //判断是否接收到应答信号

SCL=0;

delayus（2）;

}

uchar RcvByte（）

{

uchar retc;

uchar BitCnt;

retc=0;

SDA=1; //置数据线为输入方式

for（BitCnt=0;BitCnt《8;BitCnt++）

{

delayus（1）;

SCL=0; //置时钟线为低，准备接收数据位

delayus（5）; //时钟低电平周期大于4.7μs

SCL=1; //置时钟线为高使数据线上数据有效

delayus（3）;

retc=retc《《1;

if（SDA==1）

retc=retc+1; //读数据位，接收的数据位放入retc中

delayus（2）;

}

SCL=0;

delayus（2）;

return（retc）;

}

void Ack_I2C（bit a）

{

if（a==0）

SDA=0; //在此发出应答或非应答信号

else

SDA=1;

delayus（3）;

SCL=1;

delayus（5）; //时钟低电平周期大于4μs

SCL=0; //清时钟线，钳住I2C总线以便继续接收

delayus（2）;

}

uchar write_byte（uchar addr， uchar write_data）

{

Start_I2C（）;

SendByte（DS3231_WriteAddress）;

if （ack == 0）

return 0;

SendByte（addr）;

if （ack == 0）

return 0;

SendByte（write_data）;

if （ack == 0）

return 0;

Stop_I2C（）;

delayus（10）;

return 1;

}

uchar read_current（）

{

uchar read_data;

Start_I2C（）;

SendByte（DS3231_ReadAddress）;

if（ack==0）

return（0）;

read_data = RcvByte（）;

Ack_I2C（1）;

Stop_I2C（）;

return read_data;

}

uchar read_random（uchar random_addr）

{

Start_I2C（）;

SendByte（DS3231_WriteAddress）;

if（ack==0）

return（0）;

SendByte（random_addr）;

if（ack==0）

return（0）;

return（read_current（））;

}

void ModifyTime（uchar yea，uchar mon，uchar da，uchar hou，uchar min，uchar sec）

{

uchar temp=0;

temp=HEX2BCD（yea）;

write_byte（DS3231_YEAR，temp）; //修改年

temp=HEX2BCD（mon）;

write_byte（DS3231_MONTH，temp）; //修改月

temp=HEX2BCD（da）;

write_byte（DS3231_DAY，temp）; //修改日

temp=HEX2BCD（hou）;

write_byte（DS3231_HOUR，temp）; //修改时

temp=HEX2BCD（min）;

write_byte（DS3231_MINUTE，temp）; //修改分

temp=HEX2BCD（sec）;

write_byte（DS3231_SECOND，temp）; //修改秒

}

void TimeDisplay（uchar Dhour，uchar Dmin，uchar Dsec）

{

dis_buf［7］=dis_code［Dhour / 10］; // 时十位

dis_buf［6］=dis_code［Dhour % 10］; // 时个位

dis_buf［4］=dis_code［Dmin / 10］; // 分十位

dis_buf［3］=dis_code［Dmin % 10］; // 分个位

dis_buf［1］=dis_code［Dsec / 10］; // 秒十位

dis_buf［0］=dis_code［Dsec % 10］; // 秒个位

dis_buf［2］=0xbf; // 显示“-”

dis_buf［5］=0xbf;

}

void DateDisplay（uchar Dyear，uchar Dmonth，uchar Dday）

{

dis_buf［7］=dis_code［Dyear / 10］; // 年十位

dis_buf［6］=dis_code［Dyear % 10］; // 年个位

dis_buf［4］=dis_code［Dmonth / 10］; // 月十位

dis_buf［3］=dis_code［Dmonth % 10］; // 月个位

dis_buf［1］=dis_code［Dday / 10］; // 天十位

dis_buf［0］=dis_code［Dday % 10］; // 天个位

dis_buf［2］=0xbf; // 显示“-”

dis_buf［5］=0xbf;

}

void get_show_time（void）

{

uchar Htemp1，Htemp2，Mtemp1，Mtemp2，Stemp1，Stemp2;

Htemp1=read_random（DS3231_HOUR）; //时 24小时制

Htemp1&=0x3f;

Htemp2=BCD2HEX（Htemp1）;

Mtemp1=read_random（DS3231_MINUTE）; //分

Mtemp2=BCD2HEX（Mtemp1）;

Stemp1=read_random（DS3231_SECOND）; //秒

Stemp2=BCD2HEX（Stemp1）;

TimeDisplay（Htemp2，Mtemp2，Stemp2）;

}

void get_show_date（void）

{

uchar Ytemp1，Ytemp2，Mtemp1，Mtemp2，Dtemp1，Dtemp2;

Ytemp1=read_random（DS3231_YEAR）; //年

Ytemp2=BCD2HEX（Ytemp1）;

Mtemp1=read_random（DS3231_MONTH）; //月

Mtemp2=BCD2HEX（Mtemp1）;

Dtemp1=read_random（DS3231_DAY）; //日

Dtemp2=BCD2HEX（Dtemp1）;

DateDisplay（Ytemp2，Mtemp2，Dtemp2）;

}

void get_show_Temperature（void）

{

uchar Ttemp1，Ttemp2，Ttemp3，Ttemp4;

Ttemp1=read_random（DS3231_TEMPERATUREH）; //温度 高字节

Ttemp2=BCD2HEX（Ttemp1）;

Ttemp3=read_random（DS3231_TEMPERATUREL）; //温度低字节

Ttemp4=BCD2HEX（Ttemp3）;

DateDisplay（0，Ttemp2，Ttemp4）;

}

void timer0（） interrupt 1

{

TH0=0xFC;

TL0=0x17;

P2=0xff; // 先关闭所有数码管

P0=dis_buf［dis_index］; // 显示代码传送到P0口

P2=dis_digit;

if （dis_digit & 0x80）

dis_digit=（dis_digit 《《 1） | 0x1;

else

dis_digit=（dis_digit 《《 1）;

dis_index++;

dis_index&=0x07; // 8个数码管全部扫描完一遍之后，再回到第一个开始下一次扫描

}

void main（）

{

uint ii = 0;

RESET=0x1; //DS3231复位操作，正常操作下不需要每次都复位

delayus（5000）;

led0=0;

led1=0;

led2=0;

led3=0;

led4=0;

P0=0xff;

P2=0xff;

dis_digit=0xfe;

dis_index=0;

TimeDisplay（12， 5， 18）;

TMOD=0x11; // 定时器0， 1工作模式1， 16位定时方式

TH0=0xFC;

TL0=0x17;

TCON=0x01;

IE=0x82; // 使能timer0，1 中断

TR0=1;

if （write_byte（DS3231_CONTROL， 0x1C） == 0）

led0=1;

if （write_byte（DS3231_STATUS， 0x00） == 0）

led1=1;

ModifyTime（10，6，13，15，30，00）; //初始化时钟，2010/6/13，15/30/00

//小时采用24小时制

while（1）

{

//get_show_date（）; //显示日期

//get_show_Temperature（）; //显示温度

get_show_time（）; //显示时间

delayus（50000）;

}

}