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1 功能和特性簡介 ISL1208是Intersil公司的一款低功耗實時時鐘集成電路，為用戶提供了 2個字節的靜態存儲器。它要求外置一個32.768 kHz的晶體振蕩器以提供振蕩源；提供I2C總線接口以方便與微處理器通信，最高傳輸速率達400 kHz。專用的寄存器用于寄存時、分、秒、年、月、日和星期。日歷的有效范圍值為2000～2099年，且能自動識別閏年。 與其他類型的實時時鐘電路相比，ISL1208的突出優點在于： ①頻率補償功能。晶振頻率的準確性關系到整個實時時鐘的準確性，20 ppm的頻率誤差在一個月內將會累計產生1 min的誤差。晶體振蕩器在不同的環境溫度下均會產生頻率漂移，為此必須根據不同的環境溫度對實際工作頻率進行補償以確保振蕩信號的準確性。ISL1208采用數字式的電容容量調整方式，對晶振頻率進行修正，修正范圍達-94～+140 ppm。 ②備用電源自動切換功能。無需增加額外的元器件就可以在正常工作電源與備用電源之間進行切換。備用電源可以是可充電電池，也可以是大容量電容。 ③超低功耗。ISL1208在5 V供電下的典型工作電流僅為2μA，一個0.47 F的電容可以維持其正常工作一個月的時間。 X1和X2為內部反相放大器的輸入和輸出引腳。外置的32.768 kHz晶體振蕩器連接到X1和X2，以產生實時時鐘的基本振蕩信號。VBAT為備用電源提供端，當VDD電源失效時，VRAT端的備用電源立即生效；在外部供電中斷的情況下，內部的時鐘信號產生電路依舊可以正常工作。SDA和SCL為連接到I2C總線的兩個引腳。SDA是開漏輸出結構，可雙向輸入和輸出，用于傳輸串行數據信號；SCL為I2C總線上的時鐘信號線。IRQ／FOUT是一個多功能引腳，通過對配置寄存器的設定，可以定義其為中斷輸出或固定頻率輸出端。VDD和GND分別為電源端和地，ISL1208的工作電壓為2.0～5.5 V。 2 寄存器描述 ISL1208在I2C總線上的器件地址為1101111X，器件內共有20個子地址分別對應于20個寄存器。實時時鐘占用00h～06h，控制與狀態寄存器占用07h～OBh，報警寄存器占用0Ch～11h，用戶SRAM占用12h和13h。任何一個寄存器的內容既可以讀，也可以寫；可以采用單字節讀寫，也可以采用頁地址讀寫。在對實時時鐘寄存器進行寫之前，要確保狀態寄存器的WRTC位置1。以頁為單位讀寫時，一次不能超過一個區段，例如連續讀了7個字節的時鐘寄存器之后，不能繼續讀控制與狀態寄存器。表1列出了實時時鐘寄存器、控制與狀態寄存器的地址和內容。 實時時鐘的數字形式為BCD碼，例如26日，在03h單元中的數值為26h。在06h單元中，星期日對應于數值00h，星期一到星期六對應于01h～06h。在02h單元中，如果MIL位為1，則表示02h單元保存的小時數值為24小時制；如果為0，則表示為12小時制，此時HR21為上／下午的標志位，1代表下午，0代表上午。 3 接口技術 ISL1208與單片機的典型接口電路。單片機采用Winbond公司的78E58，它在I2C總線上為主器件，ISL1208和LM75A為從器件。P10和P11腳分別模擬I2C總線的SDA和SCL。LM75A是I2C總線的數字溫度傳感器，在此實時時鐘電路的應用中并非是必需的。在需要根據環境溫度對晶振頻率進行補償的場合，則需要一個溫度傳感器來檢測環境溫度。 SDA和SCL必須對電源有上拉電阻。當外部電源供電正常時，主電源+5 V通過二極管D1對電容C1進行充電。當主電源電壓比后備電源的電壓至少低50 mV且主電源電壓低于2.2 V時，后備電源開始向ISL1208供電。將ISL1208的IRQ／FOUT輸出設定為固定的方波輸出，頻率設定為1Hz。將該信號連接到單片機的中斷輸入端INT1，每產生一次中斷表明實時時鐘刷新了一次，中斷周期為1 s。 4 接口軟件 ISL1208完全符合I2C總線的通信規范。Winbond 78E58沒有I2C接口，因此用普通的I／O口采用軟件的方式模擬I2C通信。在此應用中它是主器件，由它發起總線傳輸并提供時鐘信號。在任何應用場合，ISL1208始終是從器件。 5 注意事項 ①在過高或過低的環境溫度下，需要對振蕩器的頻率進行補償。一般情況下，晶振頻率在28℃時的頻率偏差為0，高于或低于該溫度均會產生頻率漂移。漂移的程度與(實際溫度-28℃)2成正比。例如在50℃和0℃情況下，頻率漂移均約為-20 ppm。因此在要求高精度實時時鐘的應用場合，必須要對因溫度產生的頻率漂移進行修正。修正的方法是，根據實際溫度與28℃的差值大小設定ATR和DTR的值，這兩個寄存器可以共同提供-94～+140 ppm的修正范圍。 ②抗干擾設計。任何竄入到振蕩電路中的噪聲信號都無疑對計時電路的準確性產生影響。在設計實時時鐘電路的印刷線路板時必須采取一定的預防措施：一是晶振的位置要遠離任何有高速數據通過的串行或并行總線，高速數據傳輸會在振蕩電路上產生感應信號；二是在晶振的周圍布一條不封閉的地線，地線的一端連接到ISL1208的地線，地線可以有效地阻擋外部的噪聲；三是在晶振以及ISL1208所在位置的電路板的背面不要鋪設地線，以免形成電容影響晶振頻率的準確性；四是如果IRQ／FOUT用作不間斷的方波信號輸出，則該輸出線要遠離集成電路本身。 結 語 ISL1208是體積小、功耗低、功能齊全且與單片機接口方便的實時時鐘集成電路，其頻率補償功能為精確計時提供了前提條件，因此特別適合應用在儀器儀表、機頂盒、網絡路由器、交換機、移動電話、復印機、傳真機、計算機以及工業控制設備中。 |
