时钟芯片应用日常生活消费类电子器件中应用广泛,有串行、并行、三线等不同的接口分类,主要用来记录和显示时间。时钟芯片原理是什么,有什么作用呢?
组成时钟电路的部件一般包括晶震控制芯片、晶体振荡器和电容组成。
在DS1302时钟芯片的引脚排列,其中Vcc1为后备电源,VCC2为主电源。在主电源关闭的情况下,也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。当Vcc2大于Vcc1+0.2V时,Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时,DS1302由Vcc1供电。X1和X2是振荡源,外接32.768kHz晶振。RST是复位/片选线,通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST输入有两种功能:首先,RST接通控制逻辑,允许地址/命令序列送入移位寄存器;其次,RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当RST为高电平时,所有的数据传送被初始化,允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平,则会终止此次数据传送,I/O引脚变为高阻态。上电运行时,在Vcc≥2.5V之前,RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时,才能将RST置为高电平。I/O为串行数据输入输出端(双向),后面有详细说明。SCLK始终是输入端。
输入输出
在控制指令字输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时,数据被写入DS1302,数据输入从低位即位0开始。同样,在紧跟8位的控制指令字后的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据,读出数据时从低位0位到高位7。
控制字节
DS1302的控制字符表示。控制字节的最高有效位(位7)必须是逻辑1,如果它为0,则不能把数据写入DS1302中,位6如果为0,则表示存取日历时钟数据,为1表示存取RAM数据;位5至位1指示操作单元的地址;最低有效位(位0)如为0表示要进行写操作,为1表示进行读操作,控制字节总是从最低位开始输出。
寄存器
DS1302有12个寄存器,其中有7个寄存器与日历、时钟相关,存放的数据位为BCD码形式,其日历、时间寄存器及其控制字见表1。
此外,控制寄存器、充电寄存器、DS1302还有年份寄存器、时钟突发寄存器及与RAM相关的寄存器等。时钟突发寄存器可一次性顺序读写除充电寄存器外的所有寄存器内容。DS1302与RAM相关的寄存器分为两类:一类是单个RAM单元,共31个,每个单元组态为一个8位的字节,其命令控制字为C0H~FDH,其中奇数为读操作,偶数为写操作;另一类为突发方式下的RAM寄存器,此方式下可一次性读写所有的RAM的31个字节,命令控制字为FEH(写)、FFH(读)。
1、断电保护
时钟芯片之作用能够记录和存储数据,是因为其内部有一个RAM单元,此ram单元一部分用于对时钟显示的控制,绝大一部用于单元数据的存储,而且此RAM单位具有着断电保护功能。
2、作为时间基准
时钟芯片也可以向电子系统提供精确的时间基准,目前实时时钟芯片大多采用精度较高的晶体振荡器作为时钟源。
3、记录和显示时间
时钟芯片最基础的作用就是记录时间和显示时间。而且时钟芯片的的时钟显示功能及其强大,可以显示出年、月、日、星期、时、分、秒所有的时间单位,而且时钟芯片还具有着精确的闰年补尝功能;
4、闹铃
在人们日常的生活中,闹铃最大的作用就是提醒时间。几乎全部的手机、电脑等科技产品都具有着闹铃设置功能,而闹铃之所以能够设置,其原因就是时钟芯片具有闹铃作用。
5、数据记录
锂电池是时钟芯片中的组成部件之一,并且在时钟芯片断电或者关机之后,锂电池可以通过芯片内部电路实现芯片供电,使时钟芯片在断电后仍可以运行很长一段时间,确保时钟芯片内部记录的数据不丢失。
1.将晶振尽量靠近X1,X2引|脚。保持RTC和晶振之间的距离尽量小,以减少天线长度来,从而降低噪声的接收。
2.保持晶振Pad和连接1,X2的线宽尽可能的小。Pad和线宽越大,越容易接收邻近的噪声信号
3.在晶振周围设置保护环(保护环接地)。它将保护晶振相对于噪声信号独立
4.尽量不要让其他层的信号直接从晶振或连接X1,X2的信号线下穿过。相对于板上其他信号越独立,晶振越不容易接收到噪声信号。任何信号线和X1,X2之间的信号线必须保证最少0.200英寸的距离。RTC应该与任何产生电磁信号(EMR)的元件隔离,特别是离散的和模块化的RTC。
5.在晶振的正下方的层设置一块地(groundplane)十分有帮助。它有助于晶振与其他层的层间隔离。注意地只用设置在晶振的周围而不用覆盖整块板,并且最好不要超出保护环的范围。