基于DS3231的高精度時鐘接口設計

摘要：為避免電路系統在上電或斷電后出現計時不準確的異常狀況，提出采用高精度時鐘芯片DS3231的解決方案。介紹DS3231的特點、工作原理以及引腳功能，設計其與微控制器進行通信時的軟件、硬件接口，并給出相應的原理圖與流程圖，此方案對DS3231在一般的電路系統設計中具有通用性。由于DS3231是目前精度最高，并集成有溫補振蕩器和晶體的實時時鐘芯片，因此該方案對那些對計時精度要求極高的應用具有一定的借鑒意義。
關鍵詞：DS3231；I2C總線；實時時鐘；接口；通信

隨著科技的迅猛發展，一些相應的精密儀器也隨之問世，這些儀器中通常都需要設置準確的時鐘，以保證時段的正確切換。DS323l是Maxim／Dallas公司生產的一款低成本、超高精度的I2C實時時鐘芯片，該器件不僅能夠在一定溫度范同內提供優于±2 min／a的計時精度，而且省去制造過程中晶體安裝和布線校準工序。這里給出一種基于DS323l的高精度時鐘接口設計方案。

1 硬件設計
1．1 DS3231器件
DS323l是低成本，高精度I2C實時時鐘(RTC)，具有集成的溫補晶體振蕩器(TCXO)和1個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時。集成晶體振蕩器可提高器件的長期精確度，并減少生產的元件數。DS3231提供商級和工業級溫度范圍，采用16引腳、300 mil的SO封裝。RTC保持秒、分、時、星期、日期、月和年信息。當遇到少于31天的月份，將自動調整月末日期，包括閏年補償。時鐘的工作格式可以是24小時或帶-AM／PM指示的12小時格式。提供2個可編程日歷鬧鐘和l路可編程方波輸出。地址與數據通過I2C雙向串行傳輸。通過精密的、經過溫度補償的電壓基準和比較器來監視VCC狀態，檢測電源故障，提供復位輸出，并在必要時自動切換到備用電源。另外，監視引腳可作為手動按鈕輸入。以產生外部復位信號。
DS323l的引腳功能說明如下：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：是低電平有效復位引腳；N．C．表示無連接，外部必須接地；GND為地；VBAT為備用電源輸入；SDA為串行數據輸入、輸出；SCL為串行時鐘輸入。
1．2硬件接口設計
圖1為DS323l時鐘與微控制器連接的典型接口電路。