1927_基于單片機(jī)的萬年歷設(shè)計

1927_基于單片機(jī)的萬年歷設(shè)計,基于,單片機(jī),萬年歷,設(shè)計 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（文獻(xiàn)翻譯）1特性★ 實(shí)時時鐘計算年、月、日、時、分、秒、星 期，直到 2100 年，并有閏年調(diào)節(jié)功能 ★ 31 x 8位通用暫存 RAM ★ 串行輸入輸出使管腳數(shù)最少 ★ 2.0V 至 5.5V 寬電壓范圍操作 ★ 在 2.0V 時工作電流小于 300nA ★ 讀寫時鐘或 RAM 數(shù)據(jù)時有單字節(jié)或多字節(jié)（脈沖串模式）數(shù)據(jù)傳送方式 ★ 8管腳 DIP 封裝或可選的 8 管腳表面安裝 SO 封裝 ★ 簡單的 3 線接口 ★ 與 TTL 兼容 (V CC = 5V) ★ 可選的工業(yè)溫度范圍：-40°C 至 +85°C ★ 與 DS1202 兼容 ★ 美國保險商試驗(yàn)室(UL ?) 認(rèn)證 管腳定義黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（文獻(xiàn)翻譯）2訂貨信息型號 溫度范圍 管腳封裝 頂端標(biāo)志+ 表示無鉛/符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)的封裝。 *頂端標(biāo)識上的 N 表示工業(yè)溫度范圍器件，A 表示無鉛器件。 UL 是美國保險商試驗(yàn)室的注冊商標(biāo)。詳細(xì)描述 DS1302 涓流充電計時芯片包含一個實(shí)時時鐘/日歷和 31字節(jié)的靜態(tài)RAM。通過簡單的串行接口與微處理器通訊。這個實(shí)時時鐘/日歷提供年月日,時分秒信息。對于少于 31天的月份月末會自動調(diào)整,還有閏年校正。由于有一個 AM/PM 指示器，時鐘可以工作在 12 小時制或者 24 小時制。 使用同步串行通訊簡化了 DS1302 與微處理器的接口。與時鐘/RAM 通訊只需要三根線: CE, I/O ( 數(shù)據(jù)線), and SCLK ( 串行時鐘)。數(shù)據(jù)輸出輸入時鐘/RAM 一次 1 字節(jié)或者在脈沖串中多達(dá) 31字節(jié)。DS1302 被設(shè)計工作在非常低的電能下,在低于 1μW 時還能保持?jǐn)?shù)據(jù)和時鐘信息。DS1302 是 DS1202 的后繼者。除了 DS1202 的基本計時功能以外,DS1302 有額外特點(diǎn)比如,雙管腳主電源和備用電源,可編程涓流充電器 VCC1,還附加 7 字節(jié)的暫存器。操作 圖 1 顯示了串行計時器的主要元素：移位寄存器，控制邏輯，振蕩器，實(shí)時時鐘，還有RAM。 典型工作電路黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（文獻(xiàn)翻譯）3圖 1 框圖：典型工作性能 (VCC = 3.3V, TA = +25°C,除非另外聲明。) 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（文獻(xiàn)翻譯）4管腳描述管腳 名稱 功能1 VCC2 雙供電配置中的主電源供應(yīng)管腳，V CC1 連接到備用電源，在主電源失效時保持時間和日期數(shù)據(jù)。DS1302 工作于 VCC1 和 VCC2 中較大者。當(dāng) VCC2 比 VCC1 高 0.2V 時，VCC2 給 DS1302 供電.當(dāng) VCC1 比 V CC2 高時, VCC1 給DS1302 供電。2 X13 X2與標(biāo)準(zhǔn)的 32.768kHz 石英晶體相連 . 內(nèi)部振蕩器被設(shè)計與指定的 6pF 裝載電容的晶體一起工作. 更多關(guān)于晶體選擇和布局注意事項的信息請參考應(yīng)用筆記 58 頁:Dallas 實(shí)時時鐘晶振注意事項. DS1302 也可以被外部的32.768kHz 振蕩器驅(qū)動. 這種配置下, X1 與外部震蕩信號連接，X2 懸浮.4 GND 電源地5 CE 輸入.CE 信號在讀寫時必須保持高電平 .此管腳內(nèi)部有一個 40kΩ( 典型值)的下拉電阻連接到地. 注意:先前的數(shù)據(jù)手冊修正把 CE 當(dāng)作 RST. 管腳的功能沒有改變.黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（文獻(xiàn)翻譯）56 I/O 輸入/推挽輸出.I/O 管腳是三線接口的雙向數(shù)據(jù)管腳.此管腳內(nèi)部有一個 40kΩ(典型值 )的下拉電阻連接到地.7 SCLK 輸入. SCLK 用來同步串行接口上的數(shù)據(jù)動作.此管腳內(nèi)部有一個 40kΩ(典型值)的下拉電阻連接到地.8 VCC1 低功率工作在單電源和電池工作系統(tǒng)和低功率備用電池.在使用涓流充電的系統(tǒng)中，這個管腳連接到可再充能量源. UL 認(rèn)證在使用鋰電池時確保避免反向充電電流 .振蕩電路 DS1302 使用一個外部 32.768kHz 晶體.振蕩電路工作時不需要任何外接的電阻或者電容表 1 詳細(xì)指明了幾個外部晶體的參數(shù)。圖 1 顯示了震蕩電路的功能簡圖。如果使用指定規(guī)格的晶體,啟動時間通常少于 1秒鐘。 時鐘精確度 時鐘的精確度取決于晶振的精確度，以及振蕩電路容性負(fù)載與晶振校正的容性負(fù)載之間匹配的精確度。另外溫度改變引起的晶振頻率漂移會使誤差增加。外圍電路噪音與震蕩電路耦合可能導(dǎo)致時鐘運(yùn)行加快。 圖 2 顯示了一個典型的隔離晶體與振蕩器噪音的印刷電路板布局詳細(xì)信息請參考應(yīng)用筆記 58頁: Dallas 實(shí)時時鐘的晶振注意事項。表 1 晶振詳細(xì)說明 *晶振，布線和晶振輸入管腳應(yīng)該與射頻產(chǎn)生信號隔離，更詳細(xì)請參考應(yīng)用筆記58頁: Dallas 實(shí)時時鐘的晶振注意事項。 圖 2 典型晶振印刷電路板布局黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（文獻(xiàn)翻譯）6命令字 圖 3顯示的是命令字.命令字啟動每一次數(shù)據(jù)傳輸。 MSB (位 7)必須是邏輯 1。 如果是 0, 則禁止對 DS1302 寫入。 位 6 在邏輯 0時規(guī)定為時鐘/日歷數(shù)據(jù),邏輯 1時為 RAM 數(shù)據(jù)。 位 1 至 位 5 表示了輸入輸出的指定寄存器。LSB (位 0) 在邏輯 0時為寫操作(輸出),邏輯 1時為讀操作(輸入) 。命令字以 LSB (位 0)開始總是輸入。 圖 3. 地址/命令 字CE 與時鐘控制 所有數(shù)據(jù)傳輸開始驅(qū)動 CE 輸入高.CE 輸入實(shí)現(xiàn)兩個功能。第一 , CE 開啟允許對地址/ 命令序列的移位寄存器進(jìn)行讀寫的控制邏輯。 第二 CE 信號為單字節(jié)和多字節(jié) CE 數(shù)據(jù)傳輸提供了終止的方法。 一個時鐘周期是一系列的上升沿伴隨下降沿.要輸入數(shù)據(jù)在時鐘的上升沿數(shù)據(jù)必須有效，而且在下降沿要輸出數(shù)據(jù)位。如果 CE 輸入為低電平,則所有數(shù)據(jù)傳輸終止, 并且 I/O 口成高阻抗?fàn)顟B(tài)。圖 4 顯示了數(shù)據(jù)傳輸。 在上電時, CE 必須為邏輯 0 直到 VCC 大于 2.0V。同樣, SCLK 必須為邏輯 0 當(dāng) CE 變成邏輯 1狀態(tài)。 數(shù)據(jù)輸入 輸入寫命令字的 8個 SCLK 周期后 ，接下來的 8個 SCLK 周期的上升沿數(shù)據(jù)字節(jié)被輸入，如不慎發(fā)生，多余的 SCLK 周期將被忽略，數(shù)據(jù)輸入以位 0黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（文獻(xiàn)翻譯）7開始。 數(shù)據(jù)輸出 輸入讀命令字的 8個 SCLK 周期后， 隨后的 8個 SCLK 周期的下降沿，一個數(shù)據(jù)字節(jié)被輸出。注意第一個數(shù)據(jù)位的傳送發(fā)生在命令字節(jié)被寫完后的第一個下降沿。只要 CE 保持高電平，若不慎發(fā)生，多余的 SCLK 周期會重新發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)。 此操作允許連續(xù)不斷的脈沖串模式讀取能力。并且， I/O 管腳在 SCLK 的每個上升沿被置為三態(tài)。數(shù)據(jù)輸出從位 0開始。 脈沖串模式 通過尋址 31（十進(jìn)制）存儲單元（地址 /命令位 1到位 5為邏輯 1），脈沖串模式可以指定時鐘/ 日歷或者 RAM 寄存器.如前所述,位 6指定時鐘或者RAM，位 0指定讀寫。時鐘/日歷寄存器的存儲單元 9至 31和 RAM 寄存器的存儲單元 31無數(shù)據(jù)存儲能力。脈沖串模式下的讀寫從地址 0的位 0開始。 在脈沖串模式下寫時鐘寄存器時，前 8個寄存器必須按順序?qū)懸l(fā)送的數(shù)據(jù)。然而， 在脈沖串模式下寫 RAM 時，不必寫入要發(fā)送數(shù)據(jù)的所有 31個字節(jié)。不管是否所有 31個字節(jié)都被寫入，每個寫入字節(jié)都會被發(fā)送到 RAM。 時鐘/日歷 讀取適當(dāng)?shù)募拇嫫髯止?jié)可以得到時間和日歷信息。表 3 說明了 RTC 寄存器。寫入適當(dāng)?shù)募拇嫫髯止?jié)可以設(shè)置或初始化時間和日歷。時間和日歷寄存器的內(nèi)容是二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制（BCD ）格式的。 周中的天寄存器在午夜 12點(diǎn)增加。周中的天相應(yīng)的值可以由用戶定義，但是必須是連續(xù)的( 例如，如果 1代表周日，那么 2代表周一，等等。).非法的時間和日期輸入導(dǎo)致未定義操作。 當(dāng)讀寫時鐘和日期寄存器時，第二（用戶）緩存用來防止內(nèi)部寄存器更新時出錯。讀時鐘和日期寄存器時， 在 CE 上升沿用戶緩存與內(nèi)部寄存器同步 。 每當(dāng)秒寄存器被寫入，遞減計數(shù)電路被復(fù)位。 寫傳輸發(fā)生在 CE 的下降沿。為了避免翻轉(zhuǎn)問題， 一旦遞減計數(shù)電路復(fù)位， 剩下的時間和日期寄存器必須在一秒內(nèi)被寫入。 DS1302 可以工作在 12 小時制和 24 小時制兩種模式下。小時寄存器的位 7 定義為小時模式選擇位。為高時是 12 小時制，12 小時制模式下，位 5 是上午/下午黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（文獻(xiàn)翻譯）8位且高電平是下午。24 小時制模式下，位 5 是第二 10-小時位 (20 點(diǎn)–23 點(diǎn))。一旦 12/24 改變，小時數(shù)據(jù)必須被重新初始化。 時鐘暫停標(biāo)志 秒寄存器的位 7 被定義為時鐘暫停標(biāo)志。 當(dāng)此為置 1 時，時鐘振蕩器暫停，DS1302 進(jìn)入漏電流小于 100nA 的低功耗備用模式。 當(dāng)此為置 0 時,時鐘開始.初始加電狀態(tài)未定義。 寫保護(hù)位 控制寄存器的位 7 是寫保護(hù)位，前 7 位（位 0 至位 6）被強(qiáng)制為 0 且讀取時總是讀 0。 在任何對時鐘或 RAM的寫操作以前，位 7 必須為 0.當(dāng)為高時，寫保護(hù)位禁止任何寄存器的寫操作。 初始加電狀態(tài)未定義。 因此，在試圖寫器件之前應(yīng)該清除 WP 位。 涓流充電寄存器 此寄存器控制 DS1302 的涓流充電特性。圖 5的簡化結(jié)構(gòu)圖顯示了涓流充電器的基本元件。 涓流充電選擇( TCS) 位(位 4 到 位 7)控制涓流充電器的選擇.為了防止意外使能 ,只有 1010 的模式才能使涓流充電器使能。 所有其他模式都會禁止涓流充電器。 DS1302 加電時涓流充電器是禁止的。 二極管選擇(DS)位 (位 2和位 3) 選擇 VCC2 和 VCC1之間連了一個還是兩個二極管。 如果 DS 是 01，一個二極管，10 就是 2個二極管。 如果 DS 是 00或者 11,不管 TCS，涓流充電器被禁止。RS 位(位 0 和位 1)選擇連在 VCC2 和 VCC1之間的電阻。 表 2顯示了 RS 和 DS 選擇電阻和二極管。表 2 涓流充電電阻和二極管選擇電阻和二極管的選擇是由用戶根據(jù)電池或超級電容充電所需的最大電流決定黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（文獻(xiàn)翻譯）9的。最大充電電流可以向下面的例子所示那樣計算出來。 假設(shè) 5V系統(tǒng)供電電源加在 VCC2 ，一個超級電容連在 VCC1。 同時假設(shè)涓流充電器被使能且 VCC2與 VCC有一個二極管和電阻 R1。最大電流 IMAX 如下式計算: IMAX= (5.0V –二極管壓降) / R1 ≈ (5.0V – 0.7V) / 2kΩ ≈ 2.2mA 超級電容充電時，V CC2與 VCC1 之間壓降增加，因此充電電流增加。 時鐘/日歷脈沖串模式 時鐘/日歷命令字節(jié)指定脈沖串模式操作. 此模式下, 前八個時鐘/日歷寄存器必須從地址 0的位 0開始連續(xù)讀寫（見表 3） 如果當(dāng)指定為寫時鐘/日歷脈沖串模式是、時寫保護(hù)位置高, 八個時鐘/ 日歷寄存器（包括控制寄存器）都不會發(fā)生數(shù)據(jù)傳輸. 脈沖串模式下涓流充電器是不可讀寫的. 在時鐘脈沖串讀取的開始, 當(dāng)前時間被傳送至另外的存儲器集合. 當(dāng)時鐘繼續(xù)運(yùn)行時，會從這些第二寄存器讀回時間信息.這就消除了萬一讀取時主寄存器更新重新讀取寄存器的必要. RAM 靜態(tài) RAM 在 RAM 地址空間內(nèi)是以 31 x 8字節(jié)連續(xù)編址的. RAM 脈沖串模式 RAM 命令字節(jié)定義了脈沖串模式操作.此模式下 , 31RAM 寄存器可以從地址0的位 0開始連續(xù)讀寫（見表 3）. 寄存器摘要 表 3顯示了寄存器數(shù)據(jù)格式摘要. 晶振選擇 一個 32.768kHz 晶振可以通過管腳 2和 3（X1 ，X2）直接連接到 DS1302. 選擇所使用的晶振需要一個指定的 6pF 負(fù)載電容. 關(guān)于晶振選擇和晶振布局注意事項的詳細(xì)信息請參考應(yīng)用筆記 58頁: Dallas 實(shí)時時鐘的晶振注意事項. 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（文獻(xiàn)翻譯）10圖 4 數(shù)據(jù)傳輸摘要表 3 寄存器地址/定義RTC時鐘脈沖串黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（文獻(xiàn)翻譯）11RAMRAM 脈沖串圖 5 可編程涓流充電器絕對最大額定值 任何管腳與地之間的電壓范圍……………………………………….-0.5V- +7.0V 工作溫度范圍，商用級……………………………………………….0°C - +70°C 工作溫度范圍，工業(yè)級(IND)……………………………………… -40°C - +85°C 存儲溫度范圍………………………………………………………-55°C - +125°C 焊接溫度（導(dǎo)線，10 秒鐘） ……………………………………………….260°C 焊接溫度（表面安裝）…………………………………見 IPC/JEDEC J-STD-020 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（文獻(xiàn)翻譯）12超出絕對最大額定值表中列出的應(yīng)力會使器件產(chǎn)生永久損壞.這些只是額定值,不包括處于或者超出說明書的工作區(qū)間所指明的狀態(tài)的功能性操作. 長期處于絕對最大額定值會影響器件的可靠性.推薦直流工作條件 (TA = 0°C - +70°C 或 TA = -40°C - +85°C.) (注 1)直流電氣特性 (TA = 0°C - +70°C 或 TA = -40°C - +85°C.) (注 1) 電容 (TA = +25°C)黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（文獻(xiàn)翻譯）13交流電氣特性 (TA = 0°C - +70°C 或 TA = -40°C -+85°C.) (注 1) 注 1: -40°C 的限制是設(shè)計所保證，并未進(jìn)行生產(chǎn)測試. 注 2: 所有電壓以地為參考點(diǎn) . 注 3: ICC1T 和 ICC2T 由 I/O 開, CE 和 SCLK 為 0 指定. 注 4: ICC1A 和 ICC2A 由 I/O 開, CE 高指定, SCLK = 2MHz 當(dāng) VCC = 5V; SCLK = 500kHz, VCC = 2.0V. 注 5: CE, SCLK, I/O 都有 40kΩ 下拉電阻接到地. 注 6: VIH = 2.0V 或 VIL = 0.8V 時測定， 10ns 最大上升下降時間. 注 7: VOH = 2.4V 或 VOL = 0.4V 時測定. 注 8: 負(fù)載電容 = 50pF. 注 9: ICC1S 和 ICC2S 由 CE, I/O, SCLK 開指定 . 注 10: VCC = VCC2 ,當(dāng) VCC2 > VCC1 + 0.2V; VCC = VCC1, 當(dāng) VCC1 > VCC2. 注 11: VCC2 = 0V. 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（文獻(xiàn)翻譯）14注 12: VCC1 = 0V. 注 13: 典型值為 +25°C時. 圖 6 時序圖：讀數(shù)據(jù)傳輸圖 7 時序圖：寫數(shù)據(jù)傳輸芯片信息 晶體管數(shù)量：11，500熱性能信息封裝信息修正歷史黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（文獻(xiàn)翻譯）15