基于DS3231的高精度时钟接口设计

摘要：为避免电路系统在上电或断电后出现计时不准确的异常状况，提出采用高精度时钟芯片DS3231的解决方案。介绍DS3231的特点、工作原理以及引脚功能，设计其与微控制器进行通信时的软件、硬件接口，并给出相应的原理图与流程图，此方案对DS3231在一般的电路系统设计中具有通用性。由于DS3231是目前精度最高，并集成有温补振荡器和晶体的实时时钟芯片，因此该方案对那些对计时精度要求极高的应用具有一定的借鉴意义。
关键词：DS3231；I2C总线；实时时钟；接口；通信

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。DS323l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同内提供优于±2 min／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。这里给出一种基于DS323l的高精度时钟接口设计方案。

1 硬件设计
1．1 DS3231器件
DS323l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32．768 kHz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、300 mil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l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，监视引脚可作为手动按钮输入。以产生外部复位信号。
DS323l的引脚功能说明如下：32 kHz是32 kHz频率输出；VCC用于主电源的DC引脚；为低电平有效中断或方波输出：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。
1．2硬件接口设计
图1为DS323l时钟与微控制器连接的典型接口电路。