時鍾芯片 DS1302 涓流充電時鍾IC DS1302Z使用說明
時鍾芯片 DS1302的描述：
DS1302 可慢速充電實時時鍾芯片包含實時時鍾/日曆和 31 字節的非易失性靜態 RAM。它經過一個(ge) 簡單的串行接口與(yu) 微處理器通信。實時時鍾/日曆可對秒，分，時，日，周，月，和年進行計數，對於(yu) 小於(yu) 31 天的月，月末的日期自動進行調整，還具有閏年校正的功能。時鍾可以采用 24 小時格式或帶 AM（上午）/PM（下午）的 12 小時格式。31 字節的 RAM 可以用來臨(lin) 時保存一些重要數據。使用同步串行通信，簡化了 DS1302 與(yu) 微處理器的通信。與(yu) 時鍾/RAM 通信僅(jin) 需 3 根線：（1）RST（複位），（2）I/O（數據線）和（3）SCLK（串行時鍾）。數據可以以每次一個(ge) 字節的單字節形式或多達 31 字節的多字節形式傳(chuan) 輸。DS1302能在非常低的功耗下工作，消耗小於(yu) 1µW 的功率便能保存數據和時鍾信息。
時鍾芯片 DS1302的特點：
可對秒，分，時，日，周，月以及帶閏年補償(chang) 的年進行計數
用於(yu) 高速數據暫存的31字節非易失性RAM
寬工作電源電壓範圍：2~5.5V
2.5V時耗電小於(yu) 300nA
用於(yu) 時鍾或RAM數據讀/寫(xie) 的單字節或多字節數據傳(chuan) 送方式
簡單的3線接口與(yu) 單片機通信
TTL兼容(VCC=5V)
可選的工業(ye) 溫度範圍-40℃至+85℃
封裝形式：DIP8和SOP8
時鍾芯片 DS1302的應用領域：
使用說明：
串行時鍾芯片的主要組成部分示於(yu) 圖 1:移位寄存器控製邏輯，振蕩器，實時時鍾以及 RAM。
工作原理：如圖所示，RST 信號有效後，移位寄存器單元會(hui) 在 SCLK 同步脈衝(chong) 信號的控製下從(cong) I/O 上串行接收 8 位指令字節，然後將 8 位指令字節進行串並轉換並送至 ROM 指令譯碼單元。由 ROM 指令譯碼單元對 8 位指令字節進行譯碼，以決(jue) 定內(nei) 部寄存器的地址以及讀寫(xie) 狀態。然後在接下來的 SCLK 同步脈衝(chong) 信號的控製下將 8 位數據寫(xie) 進或者讀出相應的寄存器。數據傳(chuan) 送也可以采用多字節方式，先將 8 位相應的指令字節寫(xie) 入，然後在連續的 SCLK 的脈衝(chong) 信號同步下，將數據字節連續寫(xie) 入或讀出日曆/時鍾寄存器（或者RAM 單元）。SCLK 脈衝(chong) 的個(ge) 數在單字節方式下為(wei) 8 加 8，在多字節方式下為(wei) 8 加最大可達到 248 的數。
1、命令字節
命令字節示於(yu) 圖 2:每一數據傳(chuan) 送由命令字節初始化，最高有效位 MSB（位 7）必須為(wei) 邏輯 1。如果它是零，禁止寫(xie) DS1302。位 6 為(wei) 邏輯 0 指定時鍾/日曆數據。邏輯 1 指定 RAM 數據。位 1 至 5 指定進行輸入或輸出的特定寄存器。最低有效位 LSB（位 0）為(wei) 邏輯 0 指定進行寫(xie) 操作（輸入）；邏輯 1 指定進行讀操作（輸出）。命令字節總是從(cong) 最低有效 LSB 位 0 開始輸入。
圖2 地址/命令字節
2、複位和時鍾控製
通過把 RST 輸入驅動至高電平來啟動所有的數據傳(chuan) 送。RST 輸入有兩(liang) 種功能。首先，RST 接通控製邏輯，允許地址命令序列送入移位寄存器。其次，RST 可以中止數據傳(chuan) 送。數據輸入時，在時鍾的上升沿數據必須有效，而數據位在時鍾的下降沿輸出。如果 RST 輸入為(wei) 低電平，那麽(me) 所有的數據傳(chuan) 送中止，且 I/O引腳變為(wei) 高阻。數據傳(chuan) 送在圖 3 中說明。上電時，在 VCC 大於(yu) 或等於(yu) 2.5V 之前，RST 必須為(wei) 邏輯 0，此外，當把 RST 驅動至邏輯 1 的狀態時，SCLK 必須為(wei) 邏輯 0。
3、數據輸入
跟隨在輸入寫(xie) 命令字節的 8 個(ge) SCLK 周期之後，在下 8 個(ge) SCLK 周期的上升沿輸入數據。如果有額外的SCLK 周期，它們(men) 將被忽略。輸入從(cong) 位 0 開始。
4、數據輸出
跟隨在輸入讀命令字節的 8 個(ge) SCLK 周期之後，在隨後的 8 個(ge) SCLK 周期的下降沿輸出數據字節。注意，被傳(chuan) 送的每一個(ge) 數據位發生在讀命令字節的最後一位之後的第一個(ge) 下降沿。隻要 RST 保持為(wei) 高電平，如果有額外的 SCLK 周期，它們(men) 將重新發送數據字節。這一操作使之具有連續的多字節方式的讀能力。另外，在 SCLK 的每一個(ge) 上升沿，I/O 引腳為(wei) 三態。數據從(cong) 位 0 開始輸出。
5、多字節方式
通過對 31（十進製）位地址尋址（地址/命令位於(yu) 1 至 5=邏輯 1），可以把時鍾/日曆或 RAM 寄存器規定為(wei) 多字節方式。如前所述，位 6 規定時鍾或 RAM 而位 0 規定讀或寫(xie) 。在時鍾\日曆寄存器中的地址 9 至 31或 RAM 寄存器中的地址 31 不能存儲(chu) 數據。在多字節方式中讀或寫(xie) 從(cong) 地址 0 的位 0 開始。當以多字節方式寫(xie) 時鍾寄存器時，必須按數據傳(chuan) 送的次序寫(xie) 最先 8 個(ge) 寄存器。但是，當以多字節方式寫(xie) RAM 時，為(wei) 了傳(chuan) 送數據不必寫(xie) 所有 31 個(ge) 字節。不管是否寫(xie) 了全部 31 個(ge) 字節，所寫(xie) 的每一個(ge) 字節都將傳(chuan) 送至 RAM。
圖3 數據傳(chuan) 送概要
6、時鍾/日曆
如圖 4 所示，時鍾/日曆包含在 7 個(ge) 寫(xie) /讀寄存器內(nei) 。包含在時鍾/日曆寄存器內(nei) 的數據是二－十進製（BCD）碼。
7、時鍾暫停
秒寄存器的位 7 定義(yi) 為(wei) 時鍾暫停位。當此位設置為(wei) 邏輯 1 時，時鍾振蕩器停止，DS1302 被置入低功率的備份方式，其電源消耗小於(yu) 100 納安（nanoamp）。當把此位寫(xie) 成邏輯 0 時，時鍾將啟動。
8、AM-PM/12-24 方式
小時寄存器的位 7 定義(yi) 為(wei) 12 或 24 小時方式選擇位。當它為(wei) 高電平時，選擇 12 小時方式，在 12 小時方式下，位 5 是 AM/PM 位，此位為(wei) 邏輯高電平表示 PM。在 24 小時方式下，位 5 是第 2 個(ge) 10 小時位（20-23時）。
9、寫(xie) 保護寄存器
寫(xie) 保護寄存器的位 7 是寫(xie) 保護位。開始 7 位（位 0-6）置為(wei) 零，在讀操作時總是讀出零。在對時鍾或RAM 進行寫(xie) 操作之前，位 7 必須為(wei) 零。當它為(wei) 高電平時，寫(xie) 保護位禁止對任何其它寄存器進行寫(xie) 操作。
10、慢速充電（Trickle charge）寄存器
這個(ge) 寄存器控製 DS1302 的慢速充電特性。圖 4 的簡化電路表示慢速充電器的基本組成。慢速充電選擇（TCS）位（位 4-7）控製慢速充電器的選擇。為(wei) 了防止偶然的因素使之工作，隻有 1010 模式才能使慢速充電器工作，所有其它的模式將禁止慢速充電器。DS1302 上電時，慢速充電器被禁止。二極管選擇（DS）位（位 2-3）選擇是一個(ge) 二極管還是兩(liang) 個(ge) 二極管連接在 Vcc2 與(yu) Vcc1 之間。如果 DS 為(wei) 01，那麽(me) 選擇一個(ge) 二極管；如果 DS 為(wei) 10，則選擇兩(liang) 個(ge) 二極管。如果 DS 為(wei) 00 或 11，那麽(me) 充電器被禁止，與(yu) TCS 無關(guan) 。RS 位（位0-1）選擇連接在 Vcc2 與(yu) Vcc1 之間的電阻。電阻選擇（RS）位選擇的電阻如下：
圖4 DS1302可編程慢速充電器
如果 RS 為(wei) 00，充電器被禁止，與(yu) TCS 無關(guan) 。
二極管和電阻的選擇用戶根據電池和超容量電容充電所需的最大電流決(jue) 定。最大充電電流可以如下列所說明的那樣進行計算。假定 5V 係統電源加到 Vcc2 而超容量電容接至 Vcc1。再假設慢速充電器工作時在Vcc2 和 Vcc1 之間接有一個(ge) 二極管和電阻 R1。因而最大電流可計算如下：
Imax =（5.0V-二極管壓降）/R1
=（5.0V-0.7V）/2kΩ
= 2.2mA
顯而易見，當超容量電容充電時，Vcc2 和 Vcc1 之間的電壓減少，因而充電電流將會(hui) 減小。
11、時鍾/日曆多字節（Burst）方式
時鍾/日曆命令字節可規定多字節工作方式。在此方式下，最先 8 個(ge) 時鍾/日曆寄存器可以從(cong) 地址 0 的第 0 位開始連續地讀或寫(xie) （見圖 4）。
當指定寫(xie) 時鍾/日曆的多字節方式時，如果寫(xie) 保護位設置為(wei) 高電平，那麽(me) 沒有數據會(hui) 傳(chuan) 到 8 個(ge) 時鍾/日曆寄存器（包括控製寄存器）中的任一個(ge) 。在多字節方式下，慢速充電器時不可訪問的。
12、RAM
靜態 RAM 是 RAM 地址空間中順序尋址的 31×8 字節。
13、RAM 多字節方式
RAM 命令字節可規定多字節工作方式。在此方式下，可以從(cong) 地址 0 的第 0 位開始順序讀或寫(xie) 31 字節RAM 寄存器（見圖 5）。
14、寄存器概要
寄存器數據格式概要示於(yu) 圖 5.
圖5 寄存器地址/定義(yi)
15、晶振選擇
32.768kHz 的晶振可通過引腳 2 和 3（X1 和 X2）直接連接至 DS1302。所選晶振規定的負載電容量（CL）應當為(wei) 6pF。
16、電源控製
Vcc1 在單電源與(yu) 電池供電的係統中提供低電源並提供低功率的電池備份。
Vcc2 在雙電源係統中提供主電源，此時 Vcc1 連接到備份電源，以便在沒有主電源的情況下能保存時間信息以及數據。
DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 兩(liang) 者中較大者供電。當 Vcc2 大於(yu) Vcc1+0.2V 時，DS1302 由 Vcc2 供電。當 Vcc2+0.2V小於(yu) Vcc1 時，DS1302 由 Vcc1 供電。
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