X1203實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片的原理與應(yīng)用

1 概述

X1203集成電路是一個(gè)帶時(shí)鐘/日歷和兩個(gè)鬧鐘（報(bào)警）的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。它內(nèi)含雙端口時(shí)鐘和報(bào)警器寄存器，這使其即使在讀、寫操作期間也能精確工作。

該時(shí)鐘/日歷芯片提供了可通過一組寄存器進(jìn)行控制和讀出的功能。時(shí)鐘使用低成本的32.768kHz晶振輸入，能以秒、分、時(shí)、日、星期、月和年來單位跟蹤時(shí)間。X1203具有閏年校正功能，并能對(duì)小于31開的月份自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整。

X1203提供了一個(gè)VBACK備用電源輸入引腳，利用該引腳能使器件用不可充電的電源作備用電源。其電壓為2.5～6V。X1203芯睡具有如下特點(diǎn)：

●具有安秒、10秒、分、10分、時(shí)、日、月或星期設(shè)置的中斷輸出。

●有供時(shí)基產(chǎn)生的重復(fù)報(bào)警；

●帶有可與I2C互操作的2線接口，并具有400kHz數(shù)據(jù)傳送速率；

●具有內(nèi)部切換電路的輔助電源輸入端；

●采用低功耗CMOS工藝制造，工作電流小于1μA，即使在編程期間，工作電源也不超過3mA，而在讀數(shù)據(jù)期間，其工作電流小于400μA。

●具有5ms的典型非易失性寫周期；

●高可靠性，具有10萬(wàn)次壽命周期，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)可保存100年。

X1203具有8腳SOIC8腳TSSOP兩種封裝形式，其引腳排列如圖1所示。圖2所示為其內(nèi)部功能框圖。

2 引腳說明

X1203有8個(gè)引腳，各引腳的功能如下：

SCL輸入端的作用是使所有數(shù)據(jù)隨時(shí)間同步輸入器件并從器件輸出。此引腳上的輸入緩沖器總是激活的（不選通）。

SDA為雙向引腳，用于把數(shù)據(jù)送入器件和從器件送出數(shù)據(jù)。它具有漏極開路輸出，可以與其他漏極開路或集電極路輸出端進(jìn)行線“或”。輸入緩沖器總是激活的（不選通）。

漏極開路輸出要求使用上拉電阻。輸出電路使用斜率控制下拉（slope controlled pull down），以控制輸出信號(hào)的下降時(shí)間。X1203適用于400Hz的2線（2 wire）接口速度。

VBACK腳為備用電源輸入引腳，通過此腳可向器件提供備用電源電壓。在Vcc電源出現(xiàn)故障時(shí)，由VBACK向器件供電。

IRQ為中斷信號(hào)輸出端。信號(hào)從此端口輸出并通知主處理器，以發(fā)出報(bào)警并請(qǐng)求動(dòng)作。該端為漏極開路的低電平有效輸出端。

X1和X2腳分別是反相放大器的輸入和輸出端。此放大器可在X1端接收外部32.768kHz的方波基準(zhǔn)或被配置成片內(nèi)振蕩器，片內(nèi)振蕩器使用32.768kHz的石英晶體，器件能電后（當(dāng)Vcc和VBACK都發(fā)生故障時(shí)）的起始時(shí)間是2000年元月1日星期六12：00a.m。直到至少有一個(gè)字節(jié)寫入RTC寄存器時(shí)，時(shí)鐘才開始計(jì)數(shù)。推薦使用的晶體是SeikoVT-200或EpsonC-00R RX。該晶體用于為時(shí)鐘/振蕩器提供時(shí)基，使用外部時(shí)基時(shí)，內(nèi)部時(shí)鐘可由X1腳的外部信號(hào)驅(qū)動(dòng)，同時(shí)保持X2腳不連接。

雖然實(shí)時(shí)時(shí)鐘不象其他時(shí)鐘對(duì)電路板布局要求那樣高，但仍要注意外部元件的布局。因?yàn)閄1輸入端的內(nèi)部門限電平比較窄，因而存在于X1腳上的噪聲會(huì)引起振蕩。這些振蕩將被認(rèn)為是附加時(shí)鐘，而使RTC的走時(shí)加快。設(shè)計(jì)時(shí)可在IRQ與Vcc之間接一個(gè)4.3kΩ的上拉電阻，并在Vss與Vcc間接一0.1μF的旁路電容。

Vcc和Vss腳分別為芯片的正、負(fù)電源輸入端。其電源電壓應(yīng)選擇在2.5V～6V之間。

X1203芯片的電源控制電路接受Vcc和VBACK輸入。當(dāng)Vcc超過VBACK時(shí)，它將自動(dòng)切換到Vcc。X1203芯片的電源電路如圖3所示。

3 應(yīng)用

3.1 數(shù)據(jù)的定時(shí)記錄

利用X1203中斷（IRQ）信號(hào)可以“喚醒”一個(gè)睡眠系統(tǒng)，所以X1203芯片在這種情況下特別有用。如需一個(gè)便攜式數(shù)據(jù)記錄儀每小時(shí)收集一次數(shù)據(jù)。則可在該系統(tǒng)空閑時(shí)使其處于低功耗的“睡眠”方式，而在需要收集數(shù)據(jù)時(shí)讓X1203發(fā)出報(bào)警信號(hào)將系統(tǒng)“喚醒”以收集數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)收集完成時(shí)，再利用軟件將系統(tǒng)置于睡眠方式，直到下一次報(bào)警中斷。

3.2 記錄事件發(fā)生的時(shí)間

在數(shù)據(jù)收集終端或靈通卡閱讀器等便攜式系統(tǒng)中，往往需要跟蹤某種任務(wù)的發(fā)生。利用X1203可以記錄事件發(fā)生的時(shí)間記錄。在任務(wù)完成后，大部分便攜式系統(tǒng)又返回到等待狀態(tài)以節(jié)省電源。另外，還可設(shè)置X1203的雙報(bào)警，以便在某一時(shí)間間隔內(nèi)喚配系統(tǒng)去完成其他任務(wù)。

3.3 時(shí)間標(biāo)記

在局域網(wǎng)（LAN）、傳真機(jī)（FAX）和路由器（router）長(zhǎng)途通信系統(tǒng)中，記錄時(shí)間和保證安全是很重要的。如在傳真機(jī)中使用一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘來標(biāo)記文件送出和接收的時(shí)間。以記錄用戶校驗(yàn)文件發(fā)送所需的時(shí)間等。另外，將RTC與EEPROM組合在一起還可以保存重要的系統(tǒng)數(shù)據(jù)（如復(fù)制數(shù)目、最后服務(wù)的日期、制造信息）和用戶信息。

3.4 同步系統(tǒng)

通過使用X1203的長(zhǎng)時(shí)間間隔中斷，可以向一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)提供一個(gè)維持系統(tǒng)同步的同機(jī)制。當(dāng)這些中斷發(fā)生在已知的時(shí)間間隔時(shí)，利用X1203可以“喚醒”遠(yuǎn)處的或被隔離的系統(tǒng)元件，以便所有的系統(tǒng)元件一起工作。

X1203還提供了一個(gè)低電壓檢測(cè)電路，以監(jiān)視突然的電源失效，避免系統(tǒng)處理器閉鎖和丟失系統(tǒng)通信或同步信號(hào)，從而使系統(tǒng)的工作更加可靠。

RTC還可以把服務(wù)或保證期內(nèi)的中斷信息告訴用戶，并可用在其他設(shè)備或事件中。例如汽車中油料的變化或發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)、測(cè)試設(shè)備的校準(zhǔn)、工業(yè)設(shè)備中傳感器的替換以及其他類似的應(yīng)用等。