《电子技术应用》

DS1302时钟芯片详解

2015/10/15 13:10:00

DS1302芯片概述

       DS1302是DALLAS(达拉斯)公司出的一款涓流充电时钟芯片,2001年DALLAS被MAXIM(美信)收购,因此我们看到的DS1302的数据手册既有DALLAS的标志,又有MAXIM的标志,大家了解即可。

       DS1302实时时钟芯片广泛应用于电话、传真、便携式仪器等产品领域,他的主要性能指标如下

1、DS1302是一个实时时钟芯片,可以提供秒、分、小时、日期、月、年等信息,并且还有软件自动调整的能力,可以通过配置AM/PM来决定采用24小时格式还是12小时格式。

2、拥有31字节数据存储RAM。

3、串行I/O通信方式,相对并行来说比较节省IO口的使用。

4、DS1302的工作电压比较宽,大概是2.0V~5.5V都可以正常工作。

5、DS1302这种时钟芯片功耗一般都很低,它在工作电压2.0V的时候,工作电流小于300nA。

6、DS1302共有8个引脚,有两种封装形式,一种是DIP-8封装,芯片宽度(不含引脚)是300mil,一种是SOP-8封装,有两种宽度,一种是150mil,一种是208mil。

7、当供电电压是5V的时候,兼容标准的TTL电平标准,这里的意思是,可以完美的和单片机进行通信。

8、 由于DS1302是DS1202的升级版本,所以所有的功能都兼容DS1202。此外DS1302有两个电源输入,一个是主电源,另外一个是备用电源,比 如可以用电池或者大电容,这样是为了保证系统掉电的情况下,我们的时钟还会继续走。如果使用的是充电电池,还可以在正常工作时,设置充电功能,给我们的备 用电池进行充电。

我们看一下DS1302的引脚封装图,如图22-1所示。

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图22-1 DS1302封装图

       所谓的DIP封装Dual In-line Package,也叫做双列直插式封装技术,就如同STC89C52RC单片机,就是个典型的DIP封装,当然这个STC89C52RC还有其他的封装, 为了方便学习使用,我们采用的是DIP封装。而74HC245、74HC138、24C02、DS1302我们用的都是SOP封装Small Out-Line Package,是一种芯片两侧引出L形引脚的封装技术,大家可以了解一下这些常识性知识。

       DS1302的特点第二条“拥有31字节数据存储RAM”,这是DS1302额外存在的资源。这31字节的RAM相当于一个存储器一样,我们编写单片机程 序的时候,可以把我们想存储的数据存储在DS1302里边,需要的时候读出来,这块功能和EEPROM有点类似,相当于一个掉电丢失数据的 “EEPROM”,如果我们的时钟电路加上备用电池,那么这31个字节的RAM就可以替代EEPROM的功能了。

DS1302的硬件信息

       我们平时所用的不管是单片机,还是其他一些电子器件,根据使用条件的约束,可以分为商业级和工业级,DS1302的购买信息如下图22-2所示。

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图22-1 DS1302订购信息

  我们在订购DS1302的时候,就可以根据图22-2所标识的来跟销售厂家沟通,商业级的工作电压略窄,是0到70度,而工业级可以工作在零下40度到85度。TOP MARK就是指在芯片上印的字。

  DS1302一共有8个引脚,下边要根据引脚分布图和典型电路图来介绍一下每个引脚的功能,如图22-3和图22-4所示。

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图22-3 DS1302引脚图

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图22-4 DS1302典型电路

       1脚VCC2是主电源正极的引脚,2脚X1和3脚X2是晶振输入和输出引脚,4脚GND是负极,5脚CE是使能引脚,接单片机的IO口,6脚I/O是数据 传输引脚,接单片机的IO口,7脚SCLK是通信时钟引脚,接单片机的IO口,8脚VCC1是备用电源引脚。如果在8脚接一个10uF的电容,经过试验可 以运行1分钟左右的时间,如果大家想运行时间再长,可以加大电容的容量,如图22-5和图22-6所示。

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图22-5 DS1302无备用电源

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图22-6 DS1302电容作备用电源

   涓流充电功能,大家作为选学即可,我们使用的时候直接用5V电源接一个二极管,在有主电源的情况下给电容充电,在主电源掉电的情况下,这个电容可以给 DS1302大约供电1分钟左右,这种电路的最大用处是在电池供电系统中更换主电池的时候保持实时时钟的运行不中断,1分钟的时间对于更换电池足够了。此 外,通过我们的使用经验,在DS1302的主电源引脚串联一个1K电阻可以有效的防止电源对DS1302的冲击,R6就是,而R9,R26,R32都是上 拉电阻。

  我们把8个引脚功能分别介绍,如表22-1所示。

表22-1 DS1302引脚功能图

引脚编号   引脚名称   引脚功能

1   Vcc2  主电源引脚,当Vcc2比Vcc1高0.2V以上时,DS1302由VCC2供电,当Vcc2低于Vcc1时,由Vcc1供电。

2     X1  这两个引脚需要接一个32.768K的晶振,给DS1302提供一个基准。特别注意,要求这个晶振的引脚负载电容必须是6pF,而不是要加6pF的电容。如果使用有源晶振的话,接到X1上即可,X2悬空。

3     X2 

4   GND   接地。

5    CE     DS1302的输入引脚。当读写DS1302的时候,这个引脚必须是高电平,DS1302这个引脚内部有一个40k的下拉电阻。 

6    I/O    这个引脚是一个双向通信引脚,读写数据都是通过这个引脚完成。DS1302这个引脚的内部含有一个40k的下拉电阻。

7   SCLK  输入引脚。SCLK是用来作为通信的时钟信号。DS1302这个引脚的内部含有一个40k的下拉电阻。

8   Vcc1  备用电源引脚。

       DS1302的电路一个重点就是时钟电路,它所使用的晶振是一个32.768k的晶振,晶振外部也不需要额外添加其他的电容或者电阻电路了。时钟的精度, 首先取决于晶振的精度以及晶振的引脚负载电容。如果晶振不准或者负载电容过大过小,都会导致时钟误差过大。在这一切都搞定后,最终一个考虑因素是晶振的温 漂。随着温度的变化,晶振往往精度会发生变化,因此,在实际的系统中,其中一种方法就是经常校对。比如我们所用的电脑的时钟,通常我们会设置一个选项“将 计算机设置于internet时间同步”。选中这个选项后,一般可以过一段时间,我们的计算机就会和internet时间校准同步一次。


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