基于DS3231的高精度時(shí)鐘接口設(shè)計(jì)

摘要：為避免電路系統(tǒng)在上電或斷電后出現(xiàn)計(jì)時(shí)不準(zhǔn)確的異常狀況，提出采用高精度時(shí)鐘芯片DS3231的解決方案。介紹DS3231的特點(diǎn)、工作原理以及引腳功能，設(shè)計(jì)其與微控制器進(jìn)行通信時(shí)的軟件、硬件接口，并給出相應(yīng)的原理圖與流程圖，此方案對(duì)DS3231在一般的電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中具有通用性。由于DS3231是目前精度最高，并集成有溫補(bǔ)振蕩器和晶體的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，因此該方案對(duì)那些對(duì)計(jì)時(shí)精度要求極高的應(yīng)用具有一定的借鑒意義。
關(guān)鍵詞：DS3231；I2C總線；實(shí)時(shí)時(shí)鐘；接口；通信

隨著科技的迅猛發(fā)展，一些相應(yīng)的精密儀器也隨之問(wèn)世，這些儀器中通常都需要設(shè)置準(zhǔn)確的時(shí)鐘，以保證時(shí)段的正確切換。DS323l是Maxim／Dallas公司生產(chǎn)的一款低成本、超高精度的I2C實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，該器件不僅能夠在一定溫度范同內(nèi)提供優(yōu)于±2 min／a的計(jì)時(shí)精度，而且省去制造過(guò)程中晶體安裝和布線校準(zhǔn)工序。這里給出一種基于DS323l的高精度時(shí)鐘接口設(shè)計(jì)方案。

1 硬件設(shè)計(jì)
1．1 DS3231器件
DS323l是低成本，高精度I2C實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)，具有集成的溫補(bǔ)晶體振蕩器(TCXO)和1個(gè)32．768 kHz的晶體。該晶體包含電池輸入端，斷開主電源仍可保持精確計(jì)時(shí)。集成晶體振蕩器可提高器件的長(zhǎng)期精確度，并減少生產(chǎn)的元件數(shù)。DS3231提供商級(jí)和工業(yè)級(jí)溫度范圍，采用16引腳、300 mil的SO封裝。RTC保持秒、分、時(shí)、星期、日期、月和年信息。當(dāng)遇到少于31天的月份，將自動(dòng)調(diào)整月末日期，包括閏年補(bǔ)償。時(shí)鐘的工作格式可以是24小時(shí)或帶-AM／PM指示的12小時(shí)格式。提供2個(gè)可編程日歷鬧鐘和l路可編程方波輸出。地址與數(shù)據(jù)通過(guò)I2C雙向串行傳輸。通過(guò)精密的、經(jīng)過(guò)溫度補(bǔ)償?shù)碾妷夯鶞?zhǔn)和比較器來(lái)監(jiān)視VCC狀態(tài)，檢測(cè)電源故障，提供復(fù)位輸出，并在必要時(shí)自動(dòng)切換到備用電源。另外，監(jiān)視引腳可作為手動(dòng)按鈕輸入。以產(chǎn)生外部復(fù)位信號(hào)。
DS323l的引腳功能說(shuō)明如下：32 kHz是32 kHz頻率輸出；VCC用于主電源的DC引腳；為低電平有效中斷或方波輸出：是低電平有效復(fù)位引腳；N．C．表示無(wú)連接，外部必須接地；GND為地；VBAT為備用電源輸入；SDA為串行數(shù)據(jù)輸入、輸出；SCL為串行時(shí)鐘輸入。
1．2硬件接口設(shè)計(jì)
圖1為DS323l時(shí)鐘與微控制器連接的典型接口電路。