Site Loader

Содержание

Микросхемы часов реального времени (RTC) от STMicroelectronics

25 марта 2013

В настоящее время в линейке продукции STMicro доступны микросхемы RTC различного назначения, выполненные по новейшим технологиям. Среди них микросхемы с чрезвычайно низким энергопотреблением, самыми маленькими в мире корпусами и встроенными кварцевыми резонаторами, микросхемы семейства SNAPHAT® с интегрированной батареей резервного питания. Стандартные функции RTC включают будильник, схему переключения на резервный источник питания, схему сброса и специальные функции с метками времени и системой реакции на несанкционированный доступ для защищенных приложений, звуковые сигналы и подзарядку резервной батареи. Существуют высокоточные температурно-компенсированные RTC.

Основные области применения часов реального времени STMicroelectronics приведены в таблице 1.

Таблица 1. Основные области применения часов реального времени STMicroelectronics  

Область применения   С низким энергопотреблением для портативных устройств   С расширенными возможностями для промышленного применения   С высокой степенью интеграции   Устройства защиты от несанкционированного доступа  
Отличительные
особенности
 
  • Малое потребление тока в режиме ожидания (standby)
  • Самые маленькие в мире RTC со встроенным кварцевым резонатором
  • Миниатюрный корпус
  • Автоматическое переключение на батарею резервного источника питания
  • Аналоговая калибровка
  • Встроенный кварцевый резонатор
  • Температурно-компенсированные RTC
  • RTC с NVRAM и функцией супервизора для микропроцессора
  • Монитор батареи источника питания
  • Сброс при включении (POR)/детектор пропадания напряжения питания
  • Обнаружение физического несанкционированного доступа
  • Очистка внутреннего и внешнего ОЗУ
  • Фиксирование попыток несанкционированного доступа
Типы ИС   Серия M41T6x M41T81S, M41T00S, M41T82, M41T83, M41T93, M41T00CAP, M41TC8025 M41ST85W, M41T94, M41T00AUD M41ST87W

 

Перейдем к описанию отдельных семейств микросхем RTC от STMicroelectronics

 

M41T6x — часы реального времени (RTC)


для портативных устройств

В семейство M41T6x входят микросхемы RTC с низким энергопотреблением и встроенным кварцевым генератором на частоте 32,768 кГц. Восемь регистров, использующиеся для функции часы/календарь, конфигурируются в двоично-десятичном коде (BCD). Дополнительные восемь регистров обеспечивают функции состояния/управления будильником, управляют выходной частотой 32 кГц, осуществляют калибровку и функцию сторожевого таймера. Обмен данными происходит по интерфейсу I2C (400 кГц). Адресный регистр автоматически инкрементируется после записи (WRITE) или чтения (READ) байта данных. Блок-схема представителя семейства M41T6x — M41T62 показана на рисунке 1.

 

 

Рис. 1. Блок-схема M41T62

Функции, доступные пользователю, включают время суток/календарь, прерывания по срабатыванию будильника (M41T62, M41T65), выход частоты 32 кГц (M41T62/63, M41T64), выход прямоугольного сигнала с программируемой частотой (M41T62/63/64) и выход сторожевого таймера (M41T63, M41T65). По восьми адресам содержатся значения столетия, года, месяца, даты, дня недели, часов, минут, секунд и десятых/сотых долей секунды в 24-часовом BCD-формате. Коррекция продолжительности месяца в 28, 29 (февраль високосного года), 30 или 31 день осуществляется автоматически.

Микросхемы M41T6x выпускаются в двух типах корпусов миниатюрного размера: QFN с 16 выводами размером 3×3 мм2, для которого требуется внешний кристалл частотой 32 кГц, и LCC 1,5×3,2 мм

2 со встроенным кристаллом.

В таблице 2 приведены основные характеристики микросхем семейства M41T6x, а в таблице 3 — их функциональные особенности.

 

Таблица 2. Основные характеристики микросхем RTC семейства M41T6x  

Тип ИС Тип
корпуса
Uпит, В Uраб. мин., В Iбат. тип., нА Сигнал сбоев OSC Программные будильники WDT Выход SQW Выход F32K
Внутренний кристалл
M41T60 QFN16   1,3…4,4   1   350   +*   —   —   —   —   —  
M41T62 QFN16   +*   +*   +*   +   32   —  
LCC8   +*   +*   +*   +  
32  
+  
M41T63   QFN16   +   —   +   +   32   —  
M41T64 QFN16   +   —   +   +   32   —  
M41T65 QFN16   +*   +*   +   —   —   —  
M41T66
QFN16   1,5…4,4   525   +*   +*   +*   +   32   —  
Примечание: * — с генерацией IRQ.  

 

Таблица 3. Функциональные особенности микросхем RTC семейства M41T6x

Тип ИС Basic RTC Alarms OSC fail detect WDT Calibration
SQW output
IRQ output WDO output F32K output
M41T62   +   +   +   +   +   +   +   —   —  
M41T63   +   +   +   +   +   +   —   +   —  
M41T64  
+   +   +   +   +   +   —   —   +  
M41T65   +   +   +   +   +   —   +   +   —  

 

Микросхемы семейства M41T6x находят применение в цифровых фото- и видеокамерах, портативных медиаплеерах, медицинском оборудовании, терминалах точек розничной торговли, оборудовании для тестирования и портативных навигаторах.

 

Демонстрационная плата


STEVAL-SCM001V1

Для быстрой оценки функциональных возможностей часов реального времени семейства M41T6x компания STMicroelectronics выпускает демонстрационную плату STEVAL-SCM001V1 на базе микросхемы M41T62 в форме USB-брелока размером 65х22 мм. В качестве управляющего микроконтроллера/USB-моста используется ST72651AR6. Внешний вид платы STEVAL-SCM001V1 показан на рисунке 2.

 

 

Рис. 2. Внешний вид платы STEVAL-SCM001V1

Плата STEVAL-SCM001V1 RTC позволяет изучить все функциональные особенности RTC M41T62 от STMicroelectronics и работу RTC как при питании от внутреннего стабилизатора MCU ST7, так и при питании от конденсатора. Работой платы управляет специальная графическая оболочка с дружественным пользовательским интерфейсом (GUI).

 

M41T00x. Микросхемы RTC


с последовательным интерфейсом

В настоящее время линейка M41T00x состоит из 3 микросхем:

  • микросхемы M41T00S, выпускающейся взамен устаревшей M41T00;
  • микросхемы M41T00AUD с аудио-интерфейсом;
  • микросхемы M41T00CAP со встроенным источником резервного электропитания;

Все микросхемы семейства M41T00x имеют функцию автоматической калибровки часов.

Восемь байт внутреннего СОЗУ (регистр TIMEKEEPER®) используются для реализации функции часов/календаря и калибровки. Описание регистра TIMEKEEPER® приведено в таблице 4.

Таблица 4. Карта распределения памяти регистра TIMEKEEPER

®   

Адрес Разряды регистра Функция/диапазон (BCD формат)
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
00h   ST   Десятки секунд   Секунды   Секунды   00…59  
01h   OF   Десятки минут   Минуты   Минуты   00…59  
02h   CEB   CB   Десятки часов   Часы (24-часовой формат)   Часы   0…1/00…23  
03h   0   0   0   0   0   День недели   Дни   01…7  
04h   0   0   Десятки дней   Дата: день месяца   Дата   01…31  
05h   0   0   0   10M   Месяцы   Месяцы   01…12  
06h   Десятки лет   Годы   Годы   00…99  
07h   OUT   FT   S   Калибровка   Калибровка   —  

 

M41T00S. Часы реального времени


с последовательным интерфейсом

Микросхема M41T00S является базовой в семействе M41T00 и представляет собой RTC с низким энергопотреблением и внешним встроенным кварцевым генератором на 32,768 кГц. Имеется встроенная схема обнаружения остановок тактового генератора. Восемь регистров ОЗУ (таблица 4) используются для функции часов/календаря и конфигурируются в двоично-десятичном формате (BCD. Обмен данными происходит по интерфейсу I2C (протокол 400 кГц). Встроенный регистр адреса автоматически инкрементируется после выполнения каждой операции записи (WRITE) или чтения (READ) байта данных. Блок-схема M41T00S представлена на рисунке 3.

 

 

Рис. 3. Блок-схема M41T00S

Напряжение питания (VCC) M41T00S составляет 2,0…5,5 В при потребляемом токе не более 300 мкА в рабочем режиме и не более 0,6 мкА при питании от резервного источника. Микросхема имеет встроенную схему обнаружения пропадания напряжения питания(2,5 В≤VPFD ≤2,7 В), которая при сбоях питания автоматически переключает микросхему на питание от резервного источника. В качестве резервного источника можно использовать небольшую литиевую батарейку или конденсатор SuperCapTM. Для повышения точности отсчета времени служит схема программной калибровки часов.

Выпускается в корпусе SOIC с восемью выводами, предназначена для работы в температурном диапазоне -40…85°C.

 

Принцип работы

Часы M41T00S работают как ведомое устройство на последовательной шине I2C. Доступ к микросхеме осуществляется после выставления на шине стартового условия, за которым должен следовать корректный адрес ведомого устройства (D0h). Микросхема непрерывно осуществляет мониторинг напряжения питания VCC. После того как VCC падает ниже порогового значения VPFD, микросхема прекращает доступ по шине и сбрасывает счетчик адреса. Входы микросхемы перестают реагировать на внешние сигналы. После того, как VCC падает ниже уровня переключения питания (VSO), микросхема автоматически переключается на работу от батареи и переходит в режим ультранизкого энергопотребления для увеличения времени работы от батареи. Если напряжение батареи VBAT меньше, чем VPFD, микросхема переключается с VCC на VBAT, когда VCC падает ниже VBAT. Если VBAT больше, чем VPFD, микросхема переключается с VCC на VBAT, когда VCC падает ниже VPFD. При восстановлении напряжения питания микросхема снова переключается с батареи на основное питание, когда VCC достигает значения VSO. Когда значение VCC становится больше VPFD, начинают функционировать входы микросхемы.

 

Калибровка часов

Микросхема M41T00S управляется кварцованным генератором на частоту 32768 Гц. Ошибка частоты генератора не превышает ±35 ppm при 25°C, что эквивалентно примерно ±1,53 минуты в месяц. При точной настройке схемы калибровки точность установки частоты повышается до ±2 ppm при 25°C.

Частота резонанса кварцевого резонатора изменяется при изменении температуры. В M41T00S реализована периодическая коррекция счетчика. Схема коррекции добавляет или вычитает единицу из счетчика-делителя частоты задающего генератора. В зависимости от значения пяти битов (D4-D0), записанных в регистр калибровки (07h), некоторое количество импульсов будет пропускаться или добавляться в зависимости от значения бита D5, который является знаковым. Добавление импульсов эквивалентно увеличению частоты генератора, пропуск — уменьшению.

Для определения того, как много калибровочных операций должна проделать M41T00S, существует два метода.

Первый состоит в начальной установке часов, работы их в течение месяца, сравнении с показаниями эталонных часов и записи в регистр калибровки отклонения за фиксированный промежуток времени. Калибровочные данные включают количество потерянных или накопленных за фиксированный период секунд. Это позволяет разработчику давать конечному пользователю возможность калибровки часов в необходимых рабочих условиях, даже если конечный продукт размещен в необслуживаемом корпусе. Для доступа к калибровочным данным в таком случае достаточно будет написания простейшей утилиты.

Второй метод более соответствует производственным условиям и заключается в использовании вывода FT/OUT. На этот вывод подается частота 512 Гц, если бит Stop (бит ST (D7) по адресу 00h) установлен в «0», а бит Frequency Test (бит FT (D6) по адресу 07h) установлен в «1».

Отклонения от частоты 512 Гц показывают значение и знак сдвига частоты генератора при заданной температуре. Например, значение частоты 512,010124 Гц будет указывать на значение ошибки частоты генератора +20 ppm. Для коррекции этого отклонения в калибровочный регистр необходимо записать значение — 10 (XX001010).

Выход FT/OUT выполнен с открытым стоком, что требует подключения подтягивающего (pull-up) резистора к линии VCC для нормальной работы. Рекомендуемое значение составляет 500 Ом…10 кОм. При отключении напряжения питания бит FT очищается.

M41T00AUD. RTC с последовательным интерфейсом и аудиофункциями

Микросхема M41T00AUD представляет собой RTC с интерфейсом I2C (400 кГц), интегрированным тональным генератором и усилителем с выходной мощностью 300 мВт при нагрузке сопротивлением 8 Ом. Блок RTC создан на базе микросхемы M41T00 с такими расширениями, как ИОН для переключения на резервный источник питания, схема обнаружения остановок тактового генератора и хранение времени пропадания напряжения питания. Блок-схема M41T00AUD представлена на рисунке 4.

 

 

Рис. 4. Блок-схема M41T00AUD

 

Часы реального времени

Блок RTC создан на базе часов микросхемы M41T00 и работает от кварцевого генератора частотой 32768 Гц, которая может подстраиваться с помощью калибровочного регистра в пределах -63…+126 ppm. Бит OF регистра состояния устанавливается при остановке тактового генератора на 4 или более циклов тактовой частоты.

Диапазон напряжения питания составляет 3,0…3,6 В. Функция хранения времени работает до напряжения источника питания 1,7 В. Ток потребления в режиме работы от резервного источника питания составляет 400 нА при напряжении 3,0 В. Микросхема имеет встроенную схему подзарядки конденсатора резервного питания. Типовое время работы составляет 5 лет от 3 В литиевого элемента емкостью 50 мАч.

 

Аудио подсистема

Усилитель мощности имеет дифференциальный выход с ФНЧ с частотой среза 8 кГц и может отдавать до 300 мВт на нагрузку сопротивлением 8 Ом (THD+N = 2% (max), fin = 1 кГц). Сигнальный вход подключен к источнику напряжения VDD/2. Пиковое значение сигнала на аналоговом входе может составлять 1,6 В.

Базовые частоты аудио сигналов составляют 256 или 512 Гц. С их помощью можно мультиплексировать сигнал с аналогового входа для получения двухтонального сигнала. Управление громкостью осуществляется с помощью 4-битного регистра, диапазон регулировки составляет -33…+12 дБ с шагом 3 дБ. Имеется бит выключения звука.

В режиме работы от резервного источника питания звуковой интерфейс автоматически отключается.

Микросхема выпускается в корпусе DFN16 (5×4 мм) для температурного диапазона 0…70°C.

 

M41T00CAP. RTC с последовательным интерфейсом, интегрированными кварцевым резонатором и батареей резервного питания

Микросхема M41T00CAP представляет собой часы реального времени, построенные на базе M41T00S, с низким энергопотреблением, интегрированной батареей и кварцевым резонатором на частоту 32,768 кГц в 24-выводном корпусе CAPHATTM. Обмен данными происходит по интерфейсу I2C. В состав микросхемы входит управляемый кварцевый генератор, схема переключения на резервный источник питания при пропадании основного напряжения питания. Блок-схема M41T00CAP представлена на рисунке 5.

 

 

Рис. 5. Блок-схема M41T00CAP

Восемь регистров реализуют функцию часов/календаря. Для повышения точности отсчета времени служит встроенная схема программной коррекции частоты тактового генератора. Корректность показаний часов обеспечивает схема обнаружения остановки кварцевого генератора. Коррекция високосных годов рассчитана на период до 2100 г. Регистр адреса автоматически инкрементируется после выполнения каждой операции записи (WRITE), или чтения (READ) байта данных.

Напряжение питания микросхемы (VCC) составляет 2,7…5,5 В при потребляемом токе не более 300 мкА. Порог переключения на резервный источник питания 2,6 В. Энергии встроенной литиевой батареи достаточно для непрерывной работы часов в течение 10 лет.

 

Система обнаружения сбоев тактового генератора

Если бит сбоев в кварцевом генераторе (OF) изнутри устанавливается в «1», то это говорит о том, что генератор либо совсем остановился, либо был остановлен в течение некоторого промежутка времени, поэтому его можно использовать для проверки надежности показаний часов. В случае, если было обнаружено, что бит OF установлен в «1» в любое время, кроме начальной подачи напряжения питания, то бит STOP (ST) необходимо установить в «1», затем немедленно сбросить в «0». Эта процедура перезапустит кварцевый генератор.

Установка в «1» бита STOP (OF) может произойти при следующих условиях:

  • при подаче напряжения питания значение бита OF по умолчанию равно «1»;
  • значения основного напряжения питания VCC недостаточно для поддержки работоспособности генератора;
  • бит ST установлен в «1»;
  • внешние наводки на кварцевый резонатор.

Бит OF будет оставаться установленным в «1» до тех пор, пока его не перепишут в «0». Перед установкой бита OF в «0» кварцевый генератор должен быть запущен и должен проработать в нормальном режиме минимум 4 секунды.

 

M41T11. RTC с последовательным интерфейсом и энергонезависимой памятью NVRAM объемом 56 байт

Микросхема M41T11 представляет собой часы реального времени с последовательным интерфейсом I2C (100 кГц), малой потребляемой мощностью и энергонезависимой памятью NVRAM объемом 56 байт. Встроенный кварцевый генератор на частоту 32,768 кГц (с внешним кварцевым резонатором) и первые 8 байт ОЗУ используются для выполнения функции часов/календаря и конфигурируются в двоично-десятичном BCD-коде. Генератор на 32,768 кГц снабжен нагрузочным конденсатором емкостью 12,5 пФ, который обеспечивает высокую стабильность частоты. Программная калибровка часов обеспечивает компенсацию температурного коэффициента кварцевого генератора. Встроенный регистр адреса автоматически инкрементируется после выполнения операции записи или чтения байта. Блок-схема M41T11 показана на рисунке 6.

 

 

Рис. 6. Блок — схема M41T11

В микросхему M41T11 встроена схема датчика напряжения питания, которая детектирует пропадания основного напряжения питания и, при сбоях в питающем напряжении, автоматически переключает микросхему на работу от резервного источника питания (батареи) и отключает микросхему от шины обмена данными. Энергия, необходимая для хранения данных в ОЗУ и работы часов, может быть получена от небольшой литиевой батарейки.

Рабочее напряжение питания составляет 2,0…5,5 В, ток потребления не превышает 0,8 мкА при напряжении питания 3 В. При емкости резервной батарейки 50 мА/ч с напряжением 3 В типовое время хранения данных составляет 5 лет.

Микросхема M41T11 выпускается в корпусе SOIC с восемью выводами или в корпусе SOIC с 28 выводами для объединения с платформой SNAPHAT®. Рабочий температурный диапазон -40…85°C. Корпус SOIC с 28 выводами снабжен разъемом с позолоченными контактами для непосредственной стыковки с платформой SNAPHAT, на которой смонтированы батарейка и кварцевый резонатор. Микросхему в корпусе SOIC-28 и платформу с батарейкой/кварцевым резонатором необходимо заказывать отдельно (только для напряжения питания 3,3…5,0 В).

 

M41T82/M41T83. RTC


с последовательным интерфейсом

В семейство M41T8x входят микросхемы часов реального времени с низким энергопотреблением, I2C-интерфейсом (400 кГц) и встроенным кварцевым генератором на частоту 32,768 кГц (для корпусов QFN16 и SO8 используется внешний кварцевый резонатор, в корпусе SOX18 имеется встроенный). Точность базовой заводской калибровки составляет ±5 ppm (SOX18). Более высокая точность достигается при использовании встроенной схемы аналоговой и цифровой калибровки. Имеется встроенная схема обнаружения остановок тактового генератора. Восемь байт используются для хранения времени/календаря. Дополнительные 17 используются в качестве регистра состояния/управления для реализации двух будильников, сторожевого таймера (watchdog), 8-битного счетчика и генератора прямоугольных импульсов. Дополнительные 7 байт можно использовать как энергонезависимое пользовательское ОЗУ с питанием от батарейки. Блок-схема M41T82 показана на рисунке 7, блок-схема M41T83 — на рисунке 8.

 

 

Рис. 7. Блок-схема M41T82

 

 

Рис. 8. Блок-схема M41T83

Обмен данными происходит по I2C-интерфейсу. Встроенный адресный регистр инкрементируется всякий раз после выполнения операций записи (WRITE) или чтения (READ) байта данных. Для пользователя доступны функции энергонезависимой памяти, часов/календаря, двух будильников с генерацией прерывания (один из них работает даже при питании от батареи), сторожевого таймера (watchdog), программируемого 8-разрядного счетчика и генератора прямоугольных импульсов.

Изделия снабжены схемой мониторинга напряжения питания. При достижении порогового напряжения происходит автоматическое переключение на резервный источник питания и отключение микросхемы от шины I2C, при этом в регистре состояния выставляется специальный флаг. Рабочий диапазон напряжения питания и пороговое напряжение для переключения на резервный источник приведены в таблице 5.

Таблица 5. Напряжение источника питания и пороговое напряжение для микросхем M41T83  

Тип ИС Напряжение источника питания, VCC, В Пороговое напряжение, VRST, В
M41T83S 3,00…5,50   2,85…3,00  
M41T83R 2,70…5,50   2,55…2,70  
M41T83Z 2,38…5,50   2,25…2,38  

Микросхема M41T83 выпускается в корпусах QFN16, SOX18 или 300 mil SOIC со встроенным кварцевым резонатором на частоту 32 кГц. Выход тактового генератора доступен при подаче напряжения питания. Для корпуса SOX18 при необходимости обеспечения энергонезависимой работы требуется только внешняя батарейка. Микросхема M41T82 выпускается только в корпусе SO8. Обе микросхемы предназначены для работы в промышленном температурном диапазоне -40…85°C.

 

Средства разработки и отладки

Для изучения работы часов реального времени компания STMicroelectronics выпускает два демонстрационных набора: STEVAL-IFS017V1 и STEVAL-IFS012V1.

 

Демонстрационная система STEVAL-IFS017V1

Демонстрационная система STEVAL-IFS012V1 предназначена для оценки функциональных возможностей различных температурных датчиков и RTC. Система STEVAL-IFS012V1 состоит из базовой платы, основанной на микроконтроллере STM32F102xx и различных дочерних плат, содержащих датчики температуры и RTC. Внешний вид системы показан на рисунке 9.

 

 

Рис. 9. Внешний вид системы STEVAL-IFS017V1

 

Система поддерживает датчики температуры STLM20, STTS424E02, STTS75, STDS75, STLM75, STCN75, STTS751, STTS2002 и RTC M41T82SM6, M41T83SQA6 и M41T83SMY6.

Плата работает в режиме питания от порта USB и имеет компьютерный графический пользовательский интерфейс (GUI), который используется для доступа к регистрам и знакомства с функциональными особенностями датчиков температуры и RTC.

 

Демонстрационная система STEVAL-IFS012V1

Демонстрационная система STEVAL-IFS012V1 предназначена для оценки функциональных возможностей различных температурных датчиков и RTC. Она состоит из базовой платы, основанной на микроконтроллере ST72F651AR6 и дочерних плат, содержащих датчики температуры и RTC. Внешний вид системы STEVAL-IFS012V1 показан на рисунке 10.

 

 

Рис. 10. Внешний вид системыы STEVAL-IFS012V1

Поддерживаются датчики температуры STLM20, STTS424E02, STTS75, STDS75, STLM75, STCN75 и часы реального времени M41T81S, M41T82 и M41T83.

Система может работать в двух режимах:

  • автономно/с внешним источником питания;
  • с питанием от порта USB/ в полнофункциональном режиме.

 

M41TC8025. Прецизионные, температурно-компенсированные RTC с последовательным интерфейсом и встроенным кварцевым резонатором

Лидирующая в своем классе микросхема RTC для интеллектуальных счетчиков и прецизионных приложений M41TC8025 имеет в своем составе расширенный промышленный блок RTC, источник опорного напряжения, задающий порог для надежного переключения на батарейное питание, систему аналоговой калибровки, встроенный кварцевый резонатор и схему обнаружения сбоев тактового генератора.

Микросхема M41TC8025 представляет собой часы реального времени с интерфейсом I2C (400 кГц) и схемой температурной компенсации для работы в расширенном (-45…70°C) или промышленном (-40…85°C) температурном диапазоне. Кроме отсчета времени, микросхема имеет функцию будильника, таймера с программируемым периодом прерывания по коррекции времени и программируемого выхода фиксированной частоты (1 Гц, 1 кГц и 32 кГц). Блок-схема M41TC8025 представлена на рисунке 11.

 

 

Рис. 11. Блок-схема M41TC8025

Микросхема M41TC8025 выпускается в корпусе SOIC с 14 выводами шириной 200-mil.

Точность отсчета времени обеспечивает встроенный высокостабильный DTCXO на частоту 32 кГц. Схема температурной компенсации обеспечивает точность ±5,0 ppm при -40…85°C (версия A), ±5,0 ppm при -45…70°C (версия C), и ±3,8 ppm при 0…50°C.

Напряжение питания часов и схемы хранения времени составляет 1,6…5,5 В, интерфейса I2C 1,8…5,5 В, схемы температурной компенсации 2,2…5,5 В. При напряжении питания 3,0 В потребляемый ток составляет 0,8 мкА,

Микросхема применяется в счетчиках электроэнергии и промышленном оборудовании.

 

Заключение

Рассмотренные в статье микросхемы часов реального времени (RTC) от компании STMicroelectronics имеют превосходные эксплуатационные характеристики и высокую надежность. Расширенный набор функций (в том числе — функция автокалибровки) позволяет использовать их в различных приложениях, для которых требуется высокая точность отсчета времени, возможность переключения на резервный источник питания и малый потребляемый ток в режиме работы от батареи. Наличие энергонезависимого ОЗУ позволяет надежно хранить критичные для конечного приложения параметры. Все это позволяет рекомендовать использование RTC от STMicroelectronics в широком классе приложений, от бытовых устройств до прецизионных промышленных датчиков.

 

Литература

1. ST’s serial real-time clock. http://www.st.com/internet/analog/subclass/403.jsp  

2. M41T62. Serial real-time clock (RTC) with alarm. http://www.st.com/internet/analog/product/82507.jsp  

3. M41T00S. Serial real-time clock (RTC). http://www.st.com/internet/analog/product/84649.jsp  

4. M41T00AUD. Serial real-time clock (RTC) with audio. http://www.st.com/internet/analog/product/147881.jsp  

5. M41T00CAP. Serial real-time clock (RTC) with battery. http://www.st.com/internet/analog/product/147883.jsp  

6. M41T11. Serial real-time clock (RTC) with 56 bytes of NVRAM. http://www.st.com/internet/analog/product/63897.jsp  

7. M41T83. Serial I2C bus real-time clock (RTC) with battery switch-over. http://www.st.com/internet/analog/product/130171.jsp  

8. M41TC8025. Highly accurate, temperature-compensated serial real-time clock (RTC) with embedded crystal. http://www.st.com/internet/analog/product/253463.jsp .

Получение технической информации, заказ образцов, поставка — e-mail: [email protected]

Компания STMicroelectronics представила первый в мире универсальный «осветительный» контроллер

Для текущих и перспективных разработок в области освещения требуются различные типы преобразования и разные виды топологии управляющих цепей, в зависимости от используемых технологий освещения, исходных параметров питания (AC или DC), требований к диммингу и параметров безопасности и надежности. STLUX385 — первое изделие, способное обеспечить все эти параметры при помощи одной программируемой ИС.

STLUX385 достигает этой цели за счет интеграции шести специально разработанных периферийных цепей SMED (State Machine, Event-Driven) которые, взаимодействуя друг с другом и со внешними сигналами с помощью программно переключаемой матрицы, управляют питанием элементов осветительной системы. Помимо специальных сигналов управления, цепи SMED могут обрабатывать внешние команды включения/выключения источников света, установки уровня диммирования, сигналы диагностики, а также — сигналы внешних датчиков в приложениях, где необходимо подстраивать освещение к внешним условиям.

STLUX385 позволяет создавать системы освещения, для которых в настоящее время требуется использование внешних цифровых сигнальных процессоров.

Помимо цепей SMED, STLUX385 содержит также периферийный блок DALI (Digital Addressable Lighting Interface). Протокол DALI широко используется в светотехнической индустрии. STLUX385 совместим с протоколами проводной и беспроводной связи, что упрощает установку в больших помещениях и при наружном освещении, а также снижает стоимость такой установки.

STLUX385 поставляется в компактном корпусе TSSOP38.

 

Технические характеристики:

 

  • Шесть конфигурируемых ШИМ SMED-выходов с разрешением 10,4нс (до 1,3нс при использовании автоматического смешения цветов)
  • Периферия DALI Slave HW
  • Рабочий диапазон температуры -40…105°C
  • Четыре аналоговых компаратора, синхронизированных с тактовым генератором 96МГц
  • Шесть быстрых цифровых входов, синхронизированных с тактовым генератором 96МГц
  • Ядро STM8 (до 20MIPS)
  • Восьмиканальный десятибитный АЦП с программируемым коэффициентом усиления усилителя и секвенсором
  • Напряжение питания 3…5,5 В постоянного тока.

•••

Наши информационные каналы

Микросхема часов реального времени PCF8583

Микросхема часов реального времени PCF8583

Микросхема PCF8583  выполняет функции часов реального времени, таймера, счетчика событий и статического ОЗУ емкостью 240 байт. Для передачи данных используется шина I2C. Микросхема изготавливается в 8-ми выводном корпусе.

 Назначение выводов

OSC1 – вход внешнего генератора 32768Гц.
OSC2 — выход генератора.
A0 – Линия выбора адреса
Vss – общий провод питания
SDA – линия данных шины I2C
SCL – линия тактового сигнала шины I2C
INT – выход прерывания для внешнего устройства. Требует подключения подтягивающего резистора.
Vdd– линия питания

Схема распределения памяти

Фактически микросхема PCF8583 представляет собой статическое ОЗУ, емкостью 256 байт, у которого первые 16 байт являются регистрами специального назначения. Назначение некоторых регистров зависит от режима работы микросхемы. Режим задается в регистре состояния имеющем адрес 00h. Все числа в регистрах часов по умолчанию хранятся в BCD формате. 

Адрес

Описание

00h

Регистр состояния

01h

Доли секунд

1/10с

1/100с

02h

Секунды

10с

03h

Минуты

10мин

1мин

04h

Часы

10ч

05h

Дата

10дн

06h

Месяц

10мес

1мес

07h

Таймер

10дн

08h

Регистр тревог

09h

Тревога. Доли секунд

1/10с

1/100с

0Ah

Тревога. Секунды

10с

0Bh

Тревога. Минуты

10мин

1мин

0Ch

Тревога. Часы

10ч

0Dh

Тревога.Дата

0Eh

Тревога. Месяцы

0Fh

Таймер тревоги

10h…FFh

Статическое ОЗУ

 Регистр состояния

Регистр состояния содержит биты задания режимов работы микросхемы и флаги.

 

7

6

5

4

3

2

1

0

SC

HLC

CM1

CM0

Mask

Alarm

FT1

FT0

  • FT0 – флаг Timer. Если бит Alarm установлен в 0, данный бит переключается с частотой 1 Гц.
  • FT1 – флаг Timer. Если бит Alarm установлен в 0, данный бит переключается с частотой ½ мин.
  • Alarm – бит разрешения режима «тревога» ( 0 — запрещен, 1 – разрешен)
  • Mask – при установке 1 позволяет считывать значения даты и месяца (05h,06h) в виде числа, а не в BCD формате.
  • CM1, CM0 – биты установки режима. 00 – часы с входной частотой 32768Гц, 01 – часы с входной частотой 50Гц, 10 – счетчик событий, 11 – режим тестирования.
  • HLC –
  • SC – флаг останова счета (0 – счет идет, 1 – счет остановлен по условию) 

Режим часов (Clock mode)

Режим часов устанавливается путем записи 00b или 01b в биты 4,5 регистра состояния.

В данном режиме микросхема осуществляет счет импульсов от тактового генератора и на основе этих данных вычисляет время и дату. Значения заносятся в регистры 01h-07h в двоично-десятичном формате. Старший полубайт отвечает за десятки, а младший за единицы. При чтении данных в регистрах 05h,06h рекомендуется устанавливать флаг mask. Это позволяет читать дату и месяц, не проводя дополнительных вычислений. Все регистры доступны на чтение и запись. Это позволяет установить текущее время, просто записав нужное значение в соответствующий регистр.

 В режиме часов имеются некоторые особенности работы регистров 04h-05h.

 Регистр Часов (04h)

Начальная установка после сброса – 00000000b 

7

6

5

4

3

2

1

0

HM

AM/PM

Dh2

DH0

h4

h3

h2

H0

  • H0-h4 – единицы часов в BCD формате
  • DH0-Dh2 – десятки часов
  • AM/PM – флаг до и после полудня.
  • HM – режим работы регистра часов (0 – 24-часовой формат AM/PM не задействован, 1 – 12-часовой формат с установкой флага AM/PM). 

Регистр Дата (05h)

Начальная установка после сброса – 00000001b 

7

6

5

4

3

2

1

0

Y1

Y0

DD1

DD0

D3

D2

D1

D0

  • D0-D3 – единицы дней в BCD формате
  • DD0-DD1 – десятки дней
  • Y0-Y1 – год. В случае установки флага Mask данные биты читаются как 0 

Регистр Месяц (06h)

Начальная установка после сброса – 00000001b 

7

6

5

4

3

2

1

0

W2

W1

W0

DM0

M3

M2

M1

M0

  • M0-M3 – единицы номера месяца в BCD формате
  • DM0 – десятки номера месяца
  • W0-W2 – номер недели в месяце. В случае установки флага Mask данные биты читаются как 0 

В режиме часов можно запустить таймер (07h). Он включается, если в регистре состояния записывается комбинация ХХ0Х Х1ХХb. Таймер имеет диапазон счета от 0 до 99. В случае переполнения таймера устанавливается флаг Timer в регистре состояния. Сброс этого флага осуществляется программно, путем обнуления соответствующих битов. Выбор функции счета  таймера выполняется в регистре тревог — Alarm Control (08h). В этом же регистре возможно подключить выход таймера к выводу INT микросхемы. 

Режим Alarm

Микросхема PCF8583 имеет возможность генерировать сигнал события (прерывания) при совпадении значений в счетных регистрах и регистрах alarm. При генерации сигнала могут учитываться не все регистры. Например, при ежедневном сигнале игнорируются значения, находящиеся в регистрах Тревога.Дата, Тревога.Месяцы.

 

Регистр Alarm Control (08h)

 

7

6

5

4

3

2

1

0

IntA

AT

A1

A0

IntT

T2

T1

T0

  • T0-T2 – функции таймера

000 – без таймера
001 – десятки и сотни секунд
010 – секунды
011 – минуты
100 – часы
101 – дни
110 – не используется
111 – тестовый сигнал на всех интервалах

  • IntT – прерывание от таймера (0 — нет, 1 — есть)
  • A0-A1 – функция alarm (00 – нет, 01 – ежедневный alarm, 10 – еженедельный alarm, 11 – alarm по дате).
  • AT – alarm по таймеру (0 — выкл, 1 — вкл)
  • IntA  — прерывание по режиму alarm (0 – нет, 1 – есть)

You have no rights to post comments

DS3231: высокоточная микросхема RTC | hardware

DS3231 это недорогая микросхема часов реального времени (real-time clock, RTC) с интерфейсом I2C (который иногда называют двухпроводным интерфейсом, Two-Wite Intertface, TWI). Для микросхемы не нужен внешний кварцевый резонатор, и несмотря на это она имеет очень высокую точность входа часов благодаря встроенному термокомпенсированному кварцевому генератору (TCXO). У микросхемы есть вход для подключения батарейки, и благодаря питанию от батареи поддерживается точный отсчет времени даже когда питание системы отключается. Интеграция кварцевого резонатора в корпус микросхемы не только улучшает долговременную стабильность точности хода часов, но и удешевляет производство конечных устройств. Микросхема DS3231 доступна в коммерческом и индустриальном вариантах исполнения (они определяют допустимый рабочий диапазон температур), и предоставляется в 16-выводном корпусе SO с шириной 300 mil.

Микросхема RTC DS3231 отсчитывает секунды, минуты, часы, день недели, даты месяца, месяцы, годы. Дата по окончании месяца автоматически подстраивается для месяцев, у которых дней меньше 31, включая учет февраля и коррекцию дней для високосного года (до 2100 года). Часы работают либо в 24-часовом, либо в 12-часовом формате с индикатором ~AM/PM. Предоставляется два программируемых по времени дня будильника, и программируемый выход прямоугольного сигнала. Адрес и данные передаются последовательно через двунаправленную шину I2C (TWI).

Прецизионный, компенсированный по температуре источник опорного напряжения мониторит состояние линии питания VCC на предмет обнаружения события отказа (отключения) питания VCC. Это событие используется генерации сигнала на выходе сброса и автоматического переключения на резервный источник питания (линия питания от батареи VBAT), когда это необходимо. Дополнительно опрашивается вход ~RST как вход подключения кнопки сброса, которая сбрасывает микроконтроллер системы.

Основные возможности микросхемы DS3231:

• Очень точная система RTC, которая полностью обслуживают все функции отсчета времени.
• Точность ±2 ppm в диапазоне 0°..+40°C.
• Точность ±3.5 ppm в диапазоне -40°..+85°C.
• Выход цифрового датчика температуры с точностью ±3°C.
• Регистр учета старения (Aging Trim).
• Система входа/выхода для генерации сброса микроконтроллера с подавлением дребезга (RST Output/Pushbutton Reset Debounce Input).
• Два программируемых по времени дня будильника (Time-of-Day Alarm).
• Programmable Square-Wave Output Signal.
• Простой последовательный интерфейс I2C, позволяющий подключить микросхему к любому микроконтроллеру. Скорость работы интерфейса до 400 кГц.
• Вход резервного питания для подключения батареи с очень низким потреблением энергии.
• Работа от уровня напряжения 3.3V.
• Рабочие диапазоны температуры 0°..+70°C для коммерческого и -40°..+85°C для индустриального исполнения.
• Проверено компанией Underwriters Laboratories® (UL).
• Основные приложения для применения: серверы, телеметрия, счетчики электроэнергии, GPS.

Типовая схема подключения:

[Предельно допустимые параметры применения]

Напряжение на любом выводе относительно общего провода (GND) -0.3..+6.0V
Тепловое сопротивление между кристаллом и окружающим воздухом (Junction-to-Ambient Thermal Resistance, θJA)(1) 73°C/W
Тепловое сопротивление между кристаллом и корпусом микросхемы (Junction-to-Case Thermal Resistance, θJC)(1) 23°C/W
Рабочий температурный диапазон для DS3231S (коммерческое исполнение) 0..+70°C
Рабочий температурный диапазон для DS3231SN (индустриальное исполнение) -40..+85°C
Температура кристалла (Junction Temperature)  +125°C
Диапазон температур хранения -40..+85°C
Температура выводов (при пайке в течение 10 сек) +260°C
Температура пайки (на основе термопрофиля, максимум дважды) +260°C

Примечание (1): параметры термосопротивления были получены с использованием метода, описанного в спецификации JEDEC JESD51-7 на 4-слойной плате. Для получения подробной информации по условиям эксплуатации, связанным с корпусом микросхемы, см. страничку www.maximintegrated.com/thermal-tutorial.

Стресс, выходящий за пределы этих указанных значений могут привести к необратимому повреждению микросхемы. Эти стрессовые параметры указаны только для рейтинга, и не подразумевается работа микросхемы при действии указанных значений параметров или значений, превышающих эти параметры. Если микросхема находится под действием этих максимальных значений длительное время, то это может ухудшить её надежность.

[Рекомендуемые параметры применения]

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: спад напряжения на выводе ниже -0.3V относительно земли, когда микросхема находится в режиме резервного питания от батареи (battery-backed mode), может привести к потере данных.

Параметры в таблице ниже указаны для температуры окружающего воздуха TA между TMIN и TMAX, если не указано нечто иное (2, 3).

Параметр Символ MIN TYP MAX Ед.
Напряжение питания VCC 2.3 3.3 5.5 V
VBAT 2.3 3.0 5.5 V
Лог. 1 для входов SDA, SCL VIH 0.7 * VCC   VCC + 0.3 V
Лог. 0 для входов SDA, SCL VIL -0.3   0.3 * VCC V

[Электрические характеристики]

Параметры в таблице ниже указаны для условий VCC=2.3-5.5V при питании от VCC (см. таблицу 1), TA в диапазоне TMIN..TMAX, если не указано нечто иное. Типичные значения: VCC=3.3V, VBAT = 3.0V и TA = +25°C, если не указано нечто иное. См. примечания 2, 3 в конце врезки.

Параметр Символ Условия
MIN TYP MAX Ед.
Потребляемый ток в активном режиме (Active) ICCA (примечания 4, 5) VCC=3.63V     200 μA
VCC=5.5V     300
Потребляемый ток в режиме приостановки (Standby) ICCS Шина I2C не активна, выход 32kHz включен, выход SQW выключен (примечание 5) VCC=3.63V     200 μA
VCC=5.5V     300
Ток процесса оцифровки температуры (Temperature Conversation) ICCSCONV Шина I2C не активна, выход 32kHz включен, выход SQW выключен VCC=3.63V     575 μA
VCC=5.5V     650
Порог допустимого напряжения питания (Power-Fail Voltage) VPF   2.45 2.575 2.70 V
Лог. 0 выходов 32kHz, ~INT/SQW, SDA VOL IOL = 3 mA     0.4 V
Лог. 0 выхода ~RST VOL IOL = 1 mA     0.4 V
Ток утечки выходов 32kHz, ~INT/SQW, SDA ILO Выход в состоянии высокого сопротивления (отключен) -1 0 +1 μA
Ток утечки входа SCL ILI   -1   +1 μA
Ток утечки I/O вывода ~RST IOL ~RST находится в состоянии высокого сопротивления (примечание 6) -200   +10 μA
Ток утечки VBAT (микросхема питается от основного источника, VCC Active) IBATLKG     25 100 nA
Выходная частота fOUT VCC = 3.3V или VBAT = 3.3V   32.768   кГц
Стабильность частоты в зависимости от температуры (исполнение Commercial) Δf/fOUT VCC = 3.3V или VBAT = 3.3V, aging offset = 00h 0..+40°C     ±2 ppm
+40..+70°C     ±3.5
Стабильность частоты в зависимости от температуры (исполнение Industrial) Δf/fOUT VCC = 3.3V или VBAT = 3.3V, aging offset = 00h -40..0°C     ±3.5 ppm
0..+40°C     ±3.5
40..+85°C     ±3.5
Стабильность частоты в зависимости от напряжения Δf/V     1   ppm/V
Чувствительность к регулировке частоты регистром подстройки по весу младшего разряда Δf/LSB Для температуры: -40°C   0.7   ppm
+25°C   0.1  
+70°C   0.4  
+85°C   0.8  
Точность измерения температуры Temp VCC = 3.3V или VBAT = 3.3V  -3   +3 °C
Уход частоты при старении кристалла (Crystal Aging) Δf/fO После пайки в печи, не было тестирования Первый год   ±1.0   ppm
0..10 лет   ±5.0  

Параметры в таблице ниже показывают ток потребления от батареи, и они указаны для условий VCC = 0V, VBAT = 2.3V to 5.5V, TA = TMIN..TMAX, если не указано нечто иное (примечание 2).

Параметр Символ Условия
MIN TYP MAX Ед.
Потребляемый ток от батареи в активном режиме (Active) IBATA ~EOSC=0, BBSQW=0, SCL = 400 кГц (примечание 5) VCC=3.63V     70 μA
VCC=5.5V     150
Потребляемый ток от батареи в режиме поддержки отсчета времени (Timekeeping) IBATT ~EOSC=0, BBSQW=0, EN32kHz=1, SCL=SDA=0V или SCL=SDA=VBAT (примечание 5) VCC=3.63V   0.84  3.0 μA
VCC=5.5V   1.0 3.5
Ток процесса оцифровки температуры (Temperature Conversation) IBATTC ~EOSC=0, BBSQW=0, SCL=SDA=0V или SCL=SDA=VBAT VCC=3.63V     575 μA
VCC=5.5V     650
Ток удержания состояния данных (Data-Retention Current) IBATTDR ~EOSC=1, SCL=SDA=0V, +25°C     100 nA

[Параметры переменного тока]

Параметры в таблице ниже дают интервалы времени микросхемы, и они указаны для условий VCC = VCC(MIN) .. VCC(MAX) или VBAT = VBAT(MIN) .. VBAT(MAX), VBAT > VCC, TA = TMIN .. TMAX, если не указано нечто иное (примечание 2).

Параметр Символ Условия
MIN TYP MAX Ед.
Частота SCL fSCL Fast mode 100   400 кГц
Standard mode 0   100
Время свободного состояния шины между событиями STOP и START tBUF Fast mode 1.3     мкс
Standard mode 4.7    
Время удержания (Hold Time, с повторениями) для события START (примечание 7) tHD:STA Fast mode 0.6     мкс
Standard mode 4.0    
Время лог. 0 сигнала SCL tLOW Fast mode 1.3     мкс
Standard mode 4.7    
Время лог. 1 сигнала SCL tHIGH Fast mode 0.6     мкс
Standard mode 4.0    
Время удержания данных (Data Hold Time, примечания 8, 9) tHD:DAT Fast mode 0   0.9 мкс
Standard mode 0   0.9
Время установки данных (Data Setup Time, примечание 10) tSU:DAT Fast mode 100     нс
Standard mode 250    
Время установки START (START Setup Time) tSU:STA Fast mode 0.6     мкс
Standard mode 4.7    
Время нарастания уровня для обоих сигналов SDA и SCL tR Fast mode 20+0.1CB   300 нс
Standard mode   1000
Время спада уровня для обоих сигналов SDA и SCL tF Fast mode 20+0.1CB   300 нс
Standard mode   300
Время установки для STOP (Setup Time STOP Condition) tSU:STO Fast mode 0.6     мкс
Standard mode 4.7    
Емкостная нагрузка для каждой сигнальной линии CB (примечание 11)     400 pF
Емкость для SDA, SCL CI/O     10   pF
Ширина импульсов выбросов помех, которые должны быть подавлены входным фильтром tSP     30   нс
Подавление дребезга контактов кнопки на выводе ~RST (Pushbutton Debounce) PBDB     250   мс
Активное время сброса (Reset Active Time) tRST     250   мс
Задержка флага остановки генератора (Oscillator Stop Flag, OSF) tOSF (примечание 12)   100   мс
Время оцифровки температуры (Temperature Conversion Time) tCONV     125 200 мс

[Характеристики переключения питания]

Параметры в таблице ниже указаны для TA = TMIN .. TMAX.

Параметр Символ Условия
MIN TYP MAX Ед.
Время спада VCC; от VPF(MAX) до VPF(MIN) tVCCF   300     мкс
Время нарастания VCC; от VPF(MIN) до VPF(MAX) tVCCR   0     мкс
Время восстановления после подачи питания tREC (примечание 13)   250 300 мс

Примечание 2: пределы температур на -40°C гарантируются разработкой и не тестировались в производстве.

Примечание 3: все напряжения указаны относительно земли (GND).

Примечание 4: ICCA — тактирование SCL на максимальной частоте 400 кГц.

Примечание 5: усредненный входной ток, который включает ток процесса оцифровки температуры.

Примечание 6: вывод ~RST имеет встроенный внутренний 50 kΩ (номинально) верхний подтягивающий (pullup) резистор к уровню VCC.

Примечание 7: после этого периода генерируется первый импульс тактов.

Примечание 8: устройство должно внутренне предоставлять время удержания (hold time) как минимум 300 нс для сигнала SDA (относительно VIH(MIN) сигнала SCL) чтобы закрыть неопределенный регион спада уровня SCL.

Примечание 9: максимум tHD:DAT нужен только для того, чтобы удовлетворить протоколу, если устройство не растягивает период лог. 0 (tLOW) сигнала SCL.

Примечание 10: устройство быстрого режима (fast-mode device) может использоваться в системе, работающей в стандартном режиме скорости (standard-mode system), но должно удовлетворяться условие tSU:DAT ≥ 250 нс. Это будет удовлетворено автоматически в случае, если устройство не растягивает период лог. 0 сигнала SCL. Если такое устройство растягивает период лог. 0 сигнала SCL, то оно должно выводить следующий бит данных на линию SDA tR(MAX) + tSU:DAT = 1000 + 250 = 1250 нс перед освобождением линии SCL.

Примечание 11: CB это общая емкость шины в pF.

Примечание 12: параметр tOSF это период времени, когда генератор должен быть остановлен для установленного флага OSF вне диапазона напряжения 0.0V ≤ VCC ≤ VCC(MAX) и 2.3V ≤ VBAT ≤ 3.4V.

Примечание 13: эта задержка применяется только если генератор разрешен и работает. Если бит ~EOSC в состоянии 1, то время tREC пропускается и ~RST немедленно переходит в лог. 1. Состояние ~RST не влияет на интерфейс I2C, RTC или систему TCXO.

Интервалы времени сброса от кнопки:

Интервалы времени переключения питания:

Диаграмма сигналов передачи данных по шине I2C:

Диаграммы приведены для условий VCC=+3.3V, TA=+25°C, если не указано нечто иное.

Цоколевка и описание выводов DS3231:

Имя Тип Функция
1 32kHz O Выход вывода частоты 32768 Гц. Это выход с открытым стоком, который требует наличия внешнего верхнего подтягивающего резистора (pullup). Будучи разрешенным, выход работает от любого имеющегося источника питания. Если не используется, то может оставаться не подключенным.
2 VCC P Основной источник питания. Этот вывод должен иметь подключенный развязывающий конденсатор емкостью 0.1..1.0 мкф. Если не используется, то подключается к земле (GND).
3 ~INT/SQW O Сигнал прерывания с активным низким уровнем, или выход частоты прямоугольного сигнала. Это выход с открытым стоком, который требует наличия внешнего верхнего подтягивающего резистора (pullup), подключенного к напряжению питания 5.5V или меньше. Режим работы этой ножки определяется битом INTCN регистра управления (Control Register, адрес 0Eh), и выводимая частота зависит от битов RS2 и RS1 (см. описание регистра управления и соответствующих бит). Напряжение, которое подается на резистор pullup, может быть до 5.5V, независимо от уровня VCC. Если вывод ~INT/SQW не используется, то может оставаться не подключенным.
4 ~RST I/O Сброс с активным уровнем лог. 0. Этот вывод имеет открытый сток, и работает как вход и как выход. Уровень показывает соответствие напряжения питания VCC допустимому пределу VPF. Как только VCC упадет ниже VPF, на выводе ~RST появится лог. 0. Когда VCC превысит VPF, то через интервал tRST на выводе ~RST с помощью pullup резистора появится уровень лог. 1. С активным уровнем лог. 0 выход с открытым стоком скомбинирован с функцией входа, подавляющей дребезг контактов кнопки. Этот вывод может быть активирован запросом сброса, выданным с помощью внешней кнопки. Вывод ~RST имеет внутренний pullup резистор номиналом 50 кОм, подключенный к VCC. Внешний подтягивающий резистор подключаться не должен. Если генератор запрещен, то интервал времени tREC пропускается, и уровень ~RST немедленно перейдет к лог. 1.
5..12 N.C. Нет соединения. Эти выводы должны быть подключены к земле (GND).
13 GND Земля, общий провод для напряжений питания и всех сигналов.
14 VBAT P Вход для подключения резервного источника питания (обычно это литиевая батарейка на 3V). Если вывод VBAT используется как основной источник питания, то он должен иметь подключенный развязывающий конденсатор емкостью 0.1..1.0 мкф, имеющий малый ток утечки. Когда в VBAT используется как резервный источник питания, то этот конденсатор не нужен. Если VBAT не используется, то подключите его к земле (GND). Микросхема проверена компанией UL на отсутствие обратного тока заряда при использовании литиевой батарейки (см. www.maximintegrated.com/qa/info/ul).
15 SDA I/O Данные интерфейса I2C. Выход вывода имеет открытый сток, поэтому необходим внешний верхний подтягивающий резистор (pullup). Подтягивающее напряжение может иметь уровень до 5.5V, независимо от уровня напряжения питания VCC.
16 SCL I Такты интерфейса I2C. Напряжение на входе SCL может иметь уровень до 5.5V, независимо от уровня напряжения питания VCC.

Примечание: O означает выход, I вход, I/O двунаправленный вывод (работает и как вход, и как выход), P вывод питания.

[Подробное описание функционирования DS3231]

В корпус DS3231 встроена схема RTC, тактируемая внутренним кварцевым генератором на 32 кГц, частота которого имеет температурную компенсацию (TCXO). Компенсация дает стабильную и точную опорную частоту, которая обеспечивает уход RTC в пределах ±2 минуты в год когда микросхема работает в диапазоне температур -40°..+85°C. На специальном выходе доступна частота 32 кГц, стабилизированная этим генератором TCXO. Имеется функция часов/календаря с двумя программируемыми на время дня будильниками. Также есть программируемый выход частоты с сигналом прямоугольной формы. Ножка ~INT/SQW предоставляет либо сигнал прерывания, сообщающая о событиях будильника, либо предоставляет выход для вывода прямоугольного сигнала. Часы/календарь дает информацию о текущих данных секунд, минут, часов, дней, даты, месяца и года. Дата в конце месяца автоматически корректируется по месяцам (30 или 31 день), в том числе автоматически корректируется количество дней в феврале с учетом високосного года. Часы работают либо в 24-часовом формате, либо в 12-часовом формате с индикатором ~AM/PM. Внутренние регистры доступны через интерфейс шины I2C.

Скомпенсированный по температуре источник опорного напряжения и схема компаратора мониторит уровень VCC, чтобы обнаружить отказы по питанию, и выполнить автоматическое переключение на резервный источник питания, когда это необходимо. Вывод сброса ~RST предоставляет функцию подключения внешней кнопки сброса, и работает как индикатор события отказа питания (стандартная функция супервизора).

Блок-диаграмма микросхемы DS3231:

На рисунке показана блок-диаграмма с основными элементами DS3231. 8 блоков можно сгруппировать в 4 функциональные группы: генератор TCXO, управление питанием, функция кнопки сброса и RTC. Их функции описаны по отдельности в последующих секциях.

Генератор 32 кГц TCXO. Датчик температуры, генератор и логика управления формируют схему генератора TCXO. Контроллер читает выход встроенного в кристалл сенсора температуры, и использует таблицу коррекции для определения требуемой корректирующей емкости, добавляет коррекцию старения регистра AGE, и затем устанавливает регистры выбора емкости. Новые значения, включая изменения в регистре AGE, загружаются, когда происходит изменение температуры, или когда завершается преобразования оцифровки температуры, инициированное пользователем. Преобразования для оцифровки температуры также происходят по начальному появлению VCC и каждые 64 секунды.

Power Control (управление питанием). Эта функция предоставляет опорное напряжение, скомпенсированное по температуре, и схему компаратора, которая мониторит уровень напряжения линии питания VCC. Когда VCC больше VPF, микросхема DS3231 питается от VCC. Когда VCC меньше VPF, но больше VBAT, микросхема все еще питается от VCC. Если VCC меньше VPF и меньше VBAT, то микросхема получает питание от VBAT (см. таблицу 1).

Таблица 1. Power Control.

Событие на выводах питания Активный источник питания
VCC < VPF, VCC < VBAT VBAT
VCC < VPF, VCC > VBAT VCC
VCC > VPF, VCC < VBAT VCC
VCC > VPF, VCC > VBAT VCC

Чтобы экономить энергию батареи, когда VBAT первый раз подается на микросхему, генератор не запустится, пока VCC не станет больше VPF, или пока через I2C не будет записан допустимый адрес. Типичное время запуска генератора составляет менее 1 секунды. Примерно через 2 секунды после прикладывания VCC, или после записи допустимого адреса I2C, микросхема производит измерение температуры и применяет к генератору вычисленную по температуре коррекцию. После того, как генератор запустился, он продолжает работу, пока доступен хотя бы один из источников питания (VCC или VBAT), и микросхема продолжает автоматически измерять температуру и корректировать частоту генератора каждые 64 секунды.

При первой подаче основного питания (VCC), или когда записан допустимый адрес I2C (при питании от VBAT), регистры даты и времени сбрасываются в значение 01/01/00 01 00:00:00 (это означает DD/MM/YY т. е. день/месяц/год, DOW т. е. день недели, и HH:MM:SS т. е. часы:минуты:секунды).

Работа от VBAT. Есть несколько режимов работы, которые влияют на потребление тока от VBAT. Когда микросхема питается от VBAT, и активен последовательный интерфейс, то активный потребляемый ток равен IBATA. Когда последовательный интерфейс не активен, ток потребления тратится только на отсчет времени (ток IBATT), в этот ток входит потребление блока оцифровки температуры IBATTC (подробности см. в Application Note 3644: Power Considerations for Accurate Real-Time Clocks). Ток потребления от батареи для системы оцифровки температуры (Temperature conversion current, IBATTC) указывается, поскольку система может предоставить периодические импульсы тока потребления при напряжении, находящемся в допустимом диапазоне. Ток хранения данных (Data retention current, IBATTDR) это ток, который микросхема потребляет, когда генератор остановлен (EOSC=1). Этот режим может использоваться для минимального потребления от батареи, когда поддержание корректного времени и даты не требуется, например когда система находится на складе и ожидает поставки конечному потребителю.

Функция сброса от кнопки (Pushbutton Reset). Микросхема DS3231 может опрашивать кнопку, подключенную между землей и выходом ~RST. Когда DS3231 не находится в цикле сброса, она постоянно опрашивает сигнал ~RST на появление перепада к лог. 0. Если такой спад уровня обнаружен, DS3231 выполняет подавление дребезга кнопки, подтягивая уровень ~RST к лог. 0. После того, как истечет время внутреннего таймера (PBDB), DS3231 продолжит мониторить сигнал ~RST. Если этот сигнал все еще находится в лог. 0, DS3231 постоянно мониторит линию, ожидая появления нарастания сигнала (перехода от лог. 0 к лог. 1). После детектирования освобождения линии DS3231 удерживает ~RST еще на время tRST.

~RST также показывает событие отказа питания (power-fail). Когда VCC меньше VPF, генерируется внутренний сигнал отказа питания, который переводит вывод ~RST в лог. 0. Когда VCC возвращается к уровню выше VPF, вывод ~RST продолжает удерживаться в лог. 0 еще на время приблизительно 250 мс (tREC), чтобы позволить стабилизироваться уровню напряжения питания. Если генератор не работает (см. секцию Power Control), когда подключено VCC, формирование tREC пропускается, и ~RST немедленно переходит в лог. 1. Выставление сигнала сброса на выходе ~RST (независимо от чего он был сформирован — от кнопки или от схем формирования сигнала сброса по событию power-fail), никак не влияет на внутреннее функционирование DS3231.

Real-Time Clock. Часы реального времени (Real-Time Clock, RTC) с тактированием от TCXO, предоставляют информацию о секундах, минутах, часах, текущем дне недели, дате, месяце и годе. Реализована автоматическая коррекция даты в зависимости от месяца с учетом високосного года.

Часы предоставляют 2 программируемых по времени дня будильника (time-of-day alarms) и программируемый выход прямоугольного сигнала. Ножка ~INT/SQW либо генерирует прерывание по срабатыванию будильника, либо работает как выход прямоугольных импульсов (управляется битом INTCN).

Карта адресов регистров. На рис. 1 показана карта распределения адресов регистров хранения времени DS3231. При многобайтном доступе, кода указатель адреса достигает последнего адреса в адресном пространстве регистров (12h), указатель адреса автоматически переустанавливается на адрес 00h. На событии I2C START или при инкрементации указателя при его сбросе в 00h, текущее время передается во второй набор регистров. Информация о времени читается из этого второго набора регистров, в то время как часы продолжают свою работу. Эту устраняет необходимость перечитывать регистры в случае, когда регистры обновились в момент чтения (второй набор регистров обеспечивает атомарность выборки времени).

Адр. Бит 7 Бит 6 Бит 5 Бит 4 Бит 3 Бит 2 Бит 1 Бит 0 Функция Диапазон значений
00h 0 Десятки секунд Секунды Секунды 00..59
01h 0 Десятки минут Минуты Минуты 00..59
02h 0 12/~24 ~AM/PM 10 часов Часы Часы 1..12+ ~AM/PM
00..23
20 часов
03h 0 0 0 0 0 Дни День недели 1..7
04h 0 0 Десятки даты Дата Дата месяца 01..31
05h Век 0 0 10 месяца Месяц Месяц/век 01..12 + век
06h Десятки года Год Год 00..99
07h A1M1 Десятки секунд Секунды Секунды будильника 1 00..59
08h A1M2 Десятки минут Минуты Минуты будильника 1 00..59
09h A1M3 12/~24 AM/PM 10 часов Часы Часы будильника 1 1..12+ ~AM/PM
00..23
20 часов
0Ah A1M4 DY/~DT 10 даты День День недели будильника 1 1..7
Дата Дата будильника 1 1..31
0Bh A2M2 Десятки минут Минуты Минуты будильника 2 00..59
0Ch A2M3 12/~24 AM/PM 10 часов Часы Часы будильника 2 1..12+ ~AM/PM
00..23
20 часов
0Dh A2M4 DY/~DT 10 даты День День недели будильника 2 1..7
Дата Дата будильника 2 1..31
0Eh ~EOSC BBSQW CONV RS2 RS1 INTCN A2IE A1IE Управление
0Fh OSF 0 0 0 EN32kHz BSY A2F A1F Управление/статус
10h SIGN DATA DATA DATA DATA DATA DATA DATA Aging Offset
11h SIGN DATA DATA DATA DATA DATA DATA DATA Старшие биты температуры
12h DATA DATA 0 0 0 0 0 0 Младшие биты температуры

Рис. 1. Адреса регистров хранения времени.

Примечание: если не указано нечто иное, то состояние регистров не определено, когда напряжение было подано в первый раз.

Интерфейс I2C. I2C доступен, когда достигло допустимого уровня напряжение VCC или VBAT. Если микроконтроллер, подключенный к DS3231, сбрасывается из-за пропадания VCC или другого события, то есть возможность, что обмен между микроконтроллером и DS3231 через I2C стал не синхронизированным, например когда микроконтроллер сбросился в момент чтения данных из DS3231. Когда микроконтроллер сбрасывается, интерфейс I2C микросхемы DS3231 может быть помещен в известное состояния путем переключения линии SCL, пока на сигнале SDA не будет наблюдаться уровень лог. 1. В этот момент микроконтроллер должен перевести SDA в лог. 0, когда SCL находится в лог. 1, генерируя тем самым событие START шины.

Часы и календарь. Информация времени и календаря может быть получена чтением байт соответствующих регистров (рис. 1 показывает эти регистры RTC). Данные времени и календаря устанавливаются или инициализируются путем записи в эти байты соответствующих регистров. Содержимое регистров времени и календаря имеет формат десятичного числа, закодированного в тетраде бит (формат binary-coded decimal, BCD). DS3231 может работать либо в 12-часовом, либо в 24-часовом режиме. Бит 6 регистра часов определен как бит выбора  12-часового или 24-часового режима. Когда этот бит в лог. 1, то выбран 12-часовой режим. В 12-часовом режиме бит 5 это бит ~AM/PM, который устанавливается в лог. 1 при времени суток PM (после полудня, от латинского post meridiem). В 24-часовом режиме бит 5 работает как бит, кодирующий 20-й час (20..23 часа). Бит столетия (century, бит 7 регистра месяца) переключается, когда регистр года переваливает от значения 99 к значению 00.

Регистр дня недели (day-of-week) инкрементируется в полночь. Значения, которые соответствуют дню недели, определяются пользователем (т. е. могут быть любыми), но они должны быть последовательными (например, если 1 соответствует воскресенью, то 2 соответствует понедельнику, и так далее). Нелогичные значения даты и времени приведут к неопределенному поведению RTC.

Когда регистры времени и даты читаются или записываются, используется вторичный (пользовательский) набор регистров, который буферизирует данные первичного набора регистров, и предотвращают от ошибок, когда регистры обновляются в соответствии с ходом часов. Когда происходит чтение регистров времени и даты, буферы пользователя (вторичный набор регистров) синхронизируются с внутренними регистрами (первичные регистры) по любому события START интерфейса, или когда указатель адреса регистра переваливает через максимальный адрес к нулевому адресу. Информация о времени считывается из этого вторичного набора регистров, в то время как часы продолжают отсчет времени. Такое функционирование позволяет исключить повторное считывание регистров, когда произошло обновление регистров в момент процедуры чтения (вторичный набор регистров обеспечивает атомарность выборки времени).

Низкоуровневый счетчик (countdown chain) сбрасывается всякий раз, когда записывается регистр секунд. Передача данных записи происходит в момент подтверждения по шине (acknowledge) от микросхемы DS3231. Как только произошел сброс низкоуровневого счетчика, для предотвращения проблем переполнения нужно перезаписать другие регистры в даты и времени в течение 1 секунды. Если выход генерации прямоугольного сигнала разрешен на частоте 1 Гц, то при работающем генераторе произойдет переход к лог. 1 через 500 мс после передачи данных секунд.

Будильники (Alarms). В микросхеме DS3231 имеется 2 будильника, настраиваемых по времени дня. Будильник 1 (Alarm 1) может быть установлен записью регистров 07h..0Ah. Будильник 2 (Alarm 2) может быть установлен записью регистров 0Bh..0Dh. Будильники могут быть запрограммированы (битами разрешения будильника alarm enable и битом INTCN регистра управления) для активации выхода ~INT/SQW, когда произойдет событие срабатывания будильника. Биты 7 каждого из регистров будильника являются битами маски (см. таблицу 2). Когда все биты маски для каждого будильника находятся в лог. 0, то будильник сработает только когда значения в регистрах хранения времени будут равны соответствующим значениям, сохраненным в регистрах будильников. Таким образом, будильник может быть запрограммирован на повторение каждую секунду, минуту, час, день, или указанную дату. Таблица 2 показывает возможные значения. Конфигурации, не перечисленные в таблице, могут привести к нелогичной работе.

Таблица 2. Биты маски будильника (Alarm Mask Bits).

DY/~DT
Биты маски регистров будильника 1 (бит 7)
Когда сработает будильник
A1M4 A1M3 A1M2 A1M1
X 1 1 1 1 Каждую секунду
X 1 1 1 0 Когда совпадет значение секунд
X 1 1 0 0 Когда совпадет значение и минут, и секунд
X 1 0 0 0 Когда совпадут значения и часов, и минут, и секунд
0 0 0 0 0 Когда совпадут дата, часы, минуты и секунды
1 0 0 0 0 Когда совпадут день недели, часы, минуты и секунды
DY/~DT
Биты маски регистров будильника 2 (бит 7)
Когда сработает будильник
A1M4 A1M3 A1M2
X 1 1 1 Один раз в минуту (когда число секунд каждую минуту станет равным 00)
X 1 1 0 Когда совпадет значение минут
X 1 0 0 Когда совпадут значения и часов, и минут
0 0 0 0 Когда совпадут дата, часы и минуты
1 0 0 0 Когда совпадут день недели, часы и минуты

Биты DY/~DT (бит 6 регистров дня/даты) управляют тем, что отражает значение будильника, сохраненное в битах 0..5 этого регистра — день недели или дату месяца. Если DY/~DT записан в лог. 0, то срабатывание будильника произойдет при совпадении даты месяца. Если в DY/~DT записан в лог. 1, то срабатывание будильника произойдет при совпадении дня недели.

Когда значения регистров RTC совпадают с настройками регистров будильника, то установится в лог. 1 соответствующий флаг срабатывания будильника (Alarm Flag) A1F или A2F. Если установлены в лог. 1 соответствующие биты разрешения прерывания будильника (Alarm Interrupt Enable) A1IE или A2IE, и также установлен в лог. 1 бит INTCN, то событие будильника активирует сигнал ~INT/SQW. Совпадение проверяется в момент обновления регистров времени и даты один раз в секунду.

Регистры специального назначения (Special-Purpose Registers). В микросхеме DS3231 есть 2 дополнительных регистра (управления и состояния) которые управляют работой часов реального времени, будильниками и выходом прямоугольного сигнала.

Это регистр управления микросхемой DS3231. Ниже приведено описание функций бит регистра управления.

Бит 7 6 5 4 3 2 1 0
Имя: ~EOSC BBSQW CONV RS2 RS1 INTCN A2IE A1IE
POR: 0 0 0 1 1 1 0 0

Примечание: POR означает состояние при событии Power-On-Reset (состояние по умолчанию, когда произошло первое включение питания).

Бит 7: Enable Oscillator (~EOSC), разрешение работы генератора. Когда этот бит установлен в лог. 0, запускается генератор. Когда этот бит установлен в лог. 1, генератор останавливается, когда DS3231 переходит на питание от VBAT. По умолчанию, когда питание подано первый раз, этот бит очищен (находится в состоянии лог. 0). Когда DS3231 получает питание от VCC, то генератор работает всегда, независимо от состояния бита ~EOSC. Когда бит ~EOSC запрещен, все регистры данных статичны во времени.

Бит 6: Battery-Backed Square-Wave Enable (BBSQW). Когда этот бит установлен в лог. 1 вместе с INTCN=0 и VCC < VPF, этот бит разрешает вывод прямоугольного сигнала. Когда BBSQW в лог. 0, вывод ~INT/SQW переходит в состояние высокого сопротивления, когда VCC < VPF. Этот бит запрещен (находится в лог. 0), когда питание прикладывается в первый раз.

Бит 5: Convert Temperature (CONV). Установка этого бита в лог. 1 принудительно запускает оцифровку значения датчика температуры. Температура преобразуется в цифровой код, и запускается алгоритм коррекции TCXO, чтобы обновить состояние массива емкостей, корректирующих частоту генератора. Это может произойти только в том случае, когда не выполняется оцифровка температуры. Пользователь должен проверить бит состояния BSY перед тем, как запустить контроллер на новое выполнение оцифровки температуры. Преобразование температуры, запущенное пользователем, не влияет на внутренний 64-секундный цикл автоматического запуска оцифровки температуры.

Преобразование температуры, запущенное пользователем, не влияет на бит BSY примерно 2 мс. Бит CONV остается в лог. 1 от момента его записи до момента завершения преобразования, в котором оба бита, и CONV, и BSY, перейдут в значение лог. 0. Для мониторинга статуса преобразования, запущенного пользователем, должен использоваться бит CONV.

Биты 4 и 3: Rate Select (RS2 и RS1). Эти биты управляют частотой прямоугольного сигнала, когда разрешена его генерация. В таблице ниже показаны частоты этого сигнала, которые могут быть выбраны битами RS2 и RS1. Когда напряжение питание было подано в первый раз, оба этих бита установлены в лог. 1 (соответствует выходной частоте 8.192 кГц).

RS2 RS1 Частота на выходе SQW 
0 0 1 Гц
0 1 1024 Гц
1 0 4096 Гц
1 1 8192 Гц

Бит 2: Interrupt Control (INTCN). Этот бит управляет сигналом ~INT/SQW. Когда бит INTCN установлен в лог. 0, прямоугольный сигнал выводится на ножку ~INT/SQW микросхемы. Когда бит INTCN установлен в лог. 1, то активация выхода ~INT/SQW (активный уровень 0) произойдет в момент совпадения регистров времени и регистров любого из будильников (если эти будильники разрешены). Соответствующий флаг срабатывания будильника установится всегда, независимо от состояния бита INTCN. Когда питание было подано в первый раз, бит INTCN устанавливается в лог. 1.

Бит 1: Alarm 2 Interrupt Enable (A2IE). Когда этот бит установлен в лог. 1, он разрешает активацию ~INT/SQW (когда INTCN=1), если установился флаг будильника 2 (A2F) в регистре статуса. Когда бит A2IE установлен в лог. 0, или когда INTCN установлен в лог. 0, флаг A2F не приведет к активации сигнала прерывания. Бит A2IE запрещен (находится в состоянии лог. 0), когда питание было подано в первый раз.

Бит 0: Alarm 1 Interrupt Enable (A1IE). То же самое, но для будильника 1.

Это регистр состояния (статуса) микросхемы DS3231. Ниже приведено описание функций бит регистра статуса.

Бит 7 6 5 4 3 2 1 0
Имя: OSF EN32kHz BSY A2F A1F
POR: 1 0 0 0 1 X X X

Примечание: POR означает состояние при событии Power-On-Reset (состояние по умолчанию, когда произошло первое включение питания).

Бит 7: Oscillator Stop Flag (OSF). Лог. 1 в этом бите показывает, что либо генератор остановлен постоянно, либо приостановлен на некоторый период времени, что может использоваться о принятии решения о достоверности данных времени. Этот бит устанавливается в любой момент остановки генератора. Следующие примеры показывают ситуации, когда бит OSF установлен:

1) Питание было подано первый раз.
2) Уровни напряжения на обоих линиях VCC и VBAT недостаточны для поддержки генерации.
3) Бит ~EOSC выключен в режиме резервного питания от батареи (battery-backed mode).
4) Внешние помехи, влияющие на кварц (например, шум, утечки тока и т. п.).

Этот бит остается в лог. 1, пока в него не будет записан лог. 0.

Бит 3: Enable 32kHz Output (EN32kHz). Этот бит показывает состояние вывода 32kHz. Когда бит установлен в лог. 1, работа выхода 32kHz разрешена, и на него выводится прямоугольный сигнал с частотой 32 кГц. Когда этот бит установлен в лог. 0, вывод 32kHz переходит в состояние высокого сопротивления. Начальное состояние этого бита при включении питания лог. 1, и сигнал 32.768 кГц появляется на выводе 32kHz после того, как питание подано на DS3231 (если генератор работает).

Бит 2: Busy (BSY). Этот бит показывает, что микросхема занята выполнением функции коррекции частоты генератора (TCXO). Он переходит в лог. 1, когда выставляется сигнал преобразования датчика температуры, и очищается, когда устройство находится в 1-минутном состоянии ожидания.

Бит 1: Alarm 2 Flag (A2F). Лог. 1 в этом бите показывает совпадение регистров будильника 2 и регистров хранения времени. Если A2IE в лог. 1, и INTCN установлен в лог. 1, то будет активирован вывод ~INT/SQW (он будет притянут к лог. 0). A2F очищается, когда в него записывается лог. 0. В этот бит можно записать только лог. 0. Попытка записи в этот бит лог. 1 оставит значение бита в неизменном состоянии.

Бит 0: Alarm 1 Flag (A1F). То же самое, только для будильника 1.

Это регистр, дающий возможность учитывать старение генератора.

Бит 7 6 5 4 3 2 1 0
Имя: знак данные данные данные данные данные данные данные
POR: 0 0 0 0 0 0 0 0

Примечание: POR означает состояние при событии Power-On-Reset (состояние по умолчанию, когда произошло первое включение питания).

Регистр aging offset (дословно переводится как «смещение по возрасту») получает значение, определяемое пользователем, которое добавляется или вычитается из кодов в регистрах массива корректирующих емкостей. Значение в этом регистре закодировано в формате двоичного целого числа со знаком с дополнением до 2, где бит 7 представляет бит знака числа. Остальные биты соответствую маленькому конденсатору из массива, который будет либо подключен, либо отключен от выводов кварца генератора. Значение коррекции старения будет добавлять или отнимать емкость из значение емкости, которое устройство вычисляет на каждой процедуре компенсации частоты по температуре. Регистр смещения добавляется к массиву емкостей по время обычного преобразования значения датчика температуры, если температура поменялась от своего последнего преобразования, или при ручном запуске преобразования пользователем (установкой бита CONV). Чтобы немедленно увидеть эффект от работы регистра старения на выходе 32kHz, после каждого изменения регистра Aging Offset должно быть вручную запущена процедура преобразования температуры.

Положительные значения в этом регистре добавляют емкость в массив, уменьшая тем самым частоту генератора. И соответственно отрицательные значения убавляют емкость из массива конденсаторов, увеличивая тем самым частоту генератора.

Изменения частоты в единицах ppm на вес младшего бита отличается для разных температур. Кривая зависимости частоты от температуры сдвигается на значения, указанные в этом регистре. При температуре +25°C вес одного младшего разряда регистра обычно предоставляет регулировку частоты около 0.1 ppm.

Использование регистра старения не требуется для достижения точности, указанной в таблице характеристик (см. врезку «Параметры применения и диаграммы сигналов»), но должно использоваться для того, чтобы помочь скомпенсировать старение микросхемы на имеющейся температуре. См. врезку «Типовые графики параметров» для графика, показывающего эффект действия этого регистра от температуры.

Temperature Registers (11h, 12h). Температура представлена 10-битным кодом с разрешающей способностью 0.25°C, и она доступна по в регистрах по адресам 11h и 12h. Температура кодируется целым числом со знаком в формате дополнения до 2 (two’s complement format). Старшие 8 бит по адресу 11h дают целую часть температуры, и младшие 2 бита, находящиеся в старшем ниббле байта по адресу 12h, дают дробную часть температуры. Например, 00011001 01b = +25.25°C. После сброса при включении питания эти регистры устанавливаются в температуру по умолчанию 0°C, и контроллер запускает процедуру преобразования температуры. Температура считывается при первой подаче напряжения VCC, или при доступе по шине I2C, когда питание осуществляется от VBAT, или иначе автоматически каждые 64 секунды. Регистры температуры обновляются после каждого преобразования, инициированного пользователем,и каждые 64 секунды, когда конверсия запускается автоматически. Регистры температуры работают только на чтение (read-only), записать их нельзя.

[Последовательная шина данных I2C]

Микросхема DS3231 поддерживает двунаправленную шину и протокол передачи данных I2C. Устройство, которое посылает данные по шине, определено как передатчик, и устройство, которое получает данные, определено как приемник. Устройство на шине I2C, которое управляет передачей сообщений, называется главным (master), в качестве главного устройства выступает микроконтроллер. Устройства на шине I2C, которыми управляет главное устройство, называются подчиненными (slave). Шина должна управляться мастером посредством генерации сигнала тактов (serial clock, SCL), управления доступа к шине, и генерации событий START и STOP. Микросхема DS3231 работает на шине I2C как подчиненное устройство. Подключение к шине осуществляется через вход SCL и сигнал с открытым стоком SDA. По стандарту шины I2C различают стандартный режим скорости (standard mode) с максимальной тактовой частотой 100 кГц, и быстрый режим (fast mode) с максимальной частотой 400 кГц. Микросхема DS3231 работает в обоих этих режимах.

Определен следующий протокол шины (см. рис. 2):

• Передача данных может быть инициирована только тогда, когда шина не занята (оба сигнала SDA и SCL в лог. 1).
• Во время передачи данных сигнал данных (SDA) должен оставаться в стабильном состоянии всякий раз, когда сигнал тактов (SCL) находится в лог. 1. Изменения на линии данных, когда линия тактов находится в лог. 1, интерпретируются как специальные управляющие сигналы.

Соответственно определены следующие состояния (условия) на шине:

Bus not busy (шина не занята): оба сигнала, SDA и SCL, остаются в лог. 1.

START data transfer (начало передачи данных): изменение на SDA 1->0, когда SCL=1, определяет событие старта данных (START condition).

STOP data transfer (остановка передачи данных): изменение на SDA 0->1, когда SCL=1, определяет событие остановки данных (STOP condition).

Data valid (данные достоверны): состояние на SDA представляет достоверные данные, когда после START condition сигнал SDA стабилен в течение периода, когда SCL=1. Данные на линии должны меняться во время периода, когда SCL=0. Таким образом, на один бит данных приходится один импульс тактов SCL.

Каждая передача данных (в любую сторону) инициируется START condition и завершается STOP condition. Количество передаваемых байт данных между событиями START и STOP не ограничивается, и это определяется алгоритмом работы главного устройства на шине (master device, управляющий микроконтроллер). Информация передается по байтам, и приемник подтверждает прием байта в девятом бите.

Acknowledge: каждое принимающее устройство, будучи адресованным на шине, обязано подтвердить прием каждого байта. Для этого master должен генерировать дополнительный импульс такта SCL, который ассоциируется с битом подтверждения.

Устройство, которое подтверждает (acknowledge) прием, должно притянуть к лог. 0 линию SDA во время такта подтверждения, чтобы SDA оставалась в лог. 0 во время всего периода лог. 1 на выводе SCL такта подтверждения. Конечно, при этом должны учитываться интервалы установки и удержания уровня сигнала (setup and hold times, от которых зависит скорость передачи данных). Устройство master должно сигнализировать об окончании данных для slave-устройства путем не генерирования бита acknowledge на последнем байте, когда он выдвинут из slave-устройства. В этом случае slave-устройство должно оставить SDA в лог. 1, чтобы позволить устройству master сгенерировать на шине STOP condition.

Рис. 2. Обзор передачи данных по I2C.

Рис. 3 и 4 показывают, как передаются данные по шине I2C. В зависимости от состояния бита R/W, возможны 2 типа передачи данных:

Master передатчик, slave приемник. Первый байт, который передает master, является адресом устройства slave на шине (на шине I2C может присутствовать несколько подчиненных устройств). За первым байтом адреса идет некоторое количество байт данных. Устройство slave возвращает бит подтверждения после каждого принятого байта. Данные передаются через SDA старшим битом (most significant bit, MSB) вперед.

Рис. 3. Режим записи, когда данные передаются от главного устройства к подчиненному (Data Write — Slave Receiver).

Slave передатчик, master приемник. Первый байт (адрес slave-устройства) передается устройством master. В ответ на него адресованное slave-устройство вернет бит подтверждения. Поле этого идут байты данных, передаваемые slave-устройством для master-устройства. Master возвращает бит подтверждения после всех принятых байт, кроме последнего. По окончании приема последнего байта не подтверждение не возвращается.

Рис. 4. Режим чтения, когда данные передаются от подчиненного устройства к главному (Data Read — Slave Transmitter).

Устройство master генерирует все тактовые импульсы и условия START и STOP шины. Передача заканчивается выдачей STOP condition, или повторением START condition. Поскольку повтор START condition также означает начало следующей передачи, шина не освобождается. Данные передаются через SDA старшим битом (MSB) вперед.

Рис. 5. Операция записи/чтения данных (Data Write/Read, запись указателя, затем чтение) — подчиненное устройство принимает и передает.

Микросхема DS3231 может работать в следующих 2 режимах:

Slave receiver mode (режим записи DS3231): последовательные данные и такты передаются через сигналы SDA и SCL. После каждого принятого байта микросхемой передается бит подтверждения (acknowledge bit). Условия START и STOP распознаются как начало и окончание последовательной передачи. Распознавание адреса выполняется аппаратно после приема адреса подчиненного устройства на шине (slave address) и бита направления передачи (direction bit). Байт, содержащий slave address, является первым байтом, который принимается микросхемой после того, как master генерирует START condition. Байт slave address содержит 7 бит адреса DS3231, которые должны быть равны 1101000, за которым идет direction bit (бит R/~W, определяющий, чтение будет или запись), который равен 0 для записи. После приема и декодирования байта slave address, микросхема DS3231 выводит acknowledge на линию SDA. После того, как DS3231 подтвердит slave address + бит записи, устройство master передает слово адреса в DS3231. Это установит регистр указателя DS3231, после чего DS3231 подтвердит эту передачу. Устройство master может затем передать 0 или большее количество байт данных, каждый из которых подтверждается микросхемой DS3231. Регистр указателя инкрементируется после передачи каждого байта. Для завершения записи устройство master генерирует STOP.

Slave transmitter mode (режим чтения DS3231): первый байт принимается и обрабатывается так же, как и в slave receiver mode. Однако в этом режиме direction bit показывает обратное направление передачи данных. Последовательные данные передаются микросхемой DS3231 через сигнал SDA, пока сигналы тактов поступают на линию SCL. События START и STOP распознаются как начало и окончание последовательной передачи. Распознавание адреса выполнятся аппаратно после приема slave address и direction bit. Байт slave address это первый байт, принятый после того, как master сгенерировал START condition. Байт slave address содержит 7-бит адреса микросхемы DS3231, которые равны 1101000, за которыми следует direction bit (R/~W), который для чтения равен 1. После приема и декодирования байта slave address, микросхема DS3231 выводит acknowledge на сигнал SDA. Затем DS3231 начинает передавать данные, начиная с регистра, на который указывает текущее значение регистра указателя адреса (register pointer). Если register pointer не был записан перед инициацией режима чтения, то первый прочитанный регистр будет по адресу, который остался в register pointer при последней операции доступа. По окончании чтения DS3231 должна не получить acknowledge от устройства master.

[Как работать с микросхемой]

Корпус микросхемы DS3231 содержит внутри точно настроенный кристалл кварца. Можно использовать при монтаже оборудование автоматической установки и пайки, однако следует соблюдать меры предосторожности для того, чтобы избегать лишних ударов и ускорений. Следует избегать очистки плат с применением ультразвука, чтобы предотвратить повреждение кварца.

Избегайте разводки проводников сигналов под микросхемой, кроме заливки шиной земли, которая должна быть размещена между корпусом микросхемы и сигнальными линиями. Все выводы, помеченные N.C. (no connect, нет соединения) должны быть подключены к земле (GND).

Чувствительные к влаге корпуса микросхем поставляются с завода в специальной сухой упаковке. Следуйте инструкциям, перечисленным на упаковке, чтобы предотвратить повреждения в процессе пайки. Обратитесь к стандарту IPC/JEDEC J-STD-020 для классификации чувствительного к влаге устройства (moisture-sensitive device, MSD) и получения информации по профилям пайки. Количество прохождения через термопрофиль ограничено максимум двумя процедурами пайки.

Информацию о покупке и маркировке различных версий поставки микросхемы см. в даташите [1].

[Ссылки]

1. DS3231 Extremely Accurate I2C-Integrated RTC/TCXO/Crystal site:maximintegrated.com.

STMicroelectronics выпустила самую миниатюрную микросхему часов реального времени со встроенным кристаллом

2 Авг 2017

Компания STMicroelectronics анонсировала самую миниатюрную на данный момент микросхему часов реального времени со встроенным кварцевым резонатором M41T62. Специалисты ST объединили самый миниатюрный полупроводниковый кристалл и кварцевый резонатор в одном корпусе. Корпус имеет размеры 3,2 x 1,5 мм, а существующие на рынке предложения до сих пор включали в подобном корпусе только резонатор без часов. Устройство выполняет функции часов, календаря и будильника. Кроме того, микросхема M41T62 обеспечивает сверхнизкое энергопотребление.

M41T62 идеально подходит под нужды устройств с батарейным питанием. Работая от низкого напряжения 1,3…4,4 В, микросхема может питаться напрямую от Li-ion батареи и потреблять всего 350 нА. Многие микроконтроллеры имеют встроенные часы реального времени, но часто обеспечивают только часть функций и требуют внешнего кварцевого резонатора.

M41T62 упрощает разработку продуктов. Микросхема выдает стабильный сигнал 32 кГц уже по включению, что гарантирует надежный старт для многих сегодняшних процессоров и подсистем, таких как модули Bluetooth. Дополнительные функции, такие как детектирование отказа генератора, фиксация момента времени выключения питания, детектирование низкого напряжения батареи, позволяют отслеживать проблемы с питанием без использования внешних компонентов.

M41T62 может найти применение и улучшить характеристики таких продуктов, как SLR-цифровые камеры, GPS-приемники, портативные мультимедиа-плееры, кардридеры, портативные медицинские мониторы, такие как глюкозометры.

Ключевые особенности M41T62
• 3.2 x 1.5 мм бессвинцовый керамический корпус
• RTC и кристалл в наименьших среди имеющихся на рынке габаритах
• Сверхнизкое энергопотребление 350 нА при 3 В
• Низкое рабочее напряжение: 1,3…4,4 В
• Обеспечивает стабильные 32 кГц при старте
• Детектирование неисправности кристалла
• Счет времени вплоть до 1,0 В
• Программируемые будильник и сторожевой таймер
M41T62 выходит в массовое производство в безвыводном корпусе LCC8.

По вопросам заказа образцов и приобретения продукции STMicroelectronics обращайтесь к руководителю направления активных компонентов Юрию Емельянову.

Создание часов из обычных микросхем на макетной плате / Блог компании RUVDS.com / Хабр

В этом материале речь пойдёт о том, как собрать часы из обычных микросхем.

Схема часов (оригинал)

Для этого проекта вам понадобятся следующие компоненты:
  • Семисегментные индикаторы 5611AS — 6 штук.
  • Микросхема CD4026 — 6 штук.
  • Микросхема CD4060 — 1 штука.
  • Микросхема SN7476 — 1 штука.
  • Микросхема SN7411 — 1 штука.
  • Нажимная кнопка — 2 штуки.
  • Резисторы на 220 Ом — 42 штуки.
  • Резисторы на 10 кОм — 2 штуки.
  • Резистор на 2,2 кОм — 1 штука.
  • Резистор на 1 МОм — 1 штука.
  • Диоды 1N4007 — 2 штуки.
  • Керамический конденсатор на 100 нФ — 1 штука.
  • Керамический конденсатор на 33 пФ — 1 штука.
  • Подстроечный конденсатор на 5-45 пФ — 1 штука.
  • Кварцевый резонатор на 32,768 кГц — 1 штука.
  • Макетные платы — 3 штуки.
  • Одножильный сплошной провод, 22AWG.

Шаг 1. Подготовка макетных плат


Три макетные платы перед началом работы

Нам нужно три макетные платы. Две из них надо обрезать с одной стороны, приведя к состоянию, показанному на следующем рисунке.

Две обрезанные макетные платы

После этого все три платы нужно сложить — получится одна большая макетная плата. Соединим линии питании всех трёх плат. Это позволит снабдить всю конструкцию энергией от единственного источника питания.

Три макетные платы, линии питания которых объединены

Шаг 2. Подключение 7-сегментных индикаторов и резисторов


В этом проекте используется 6 семисегментных индикаторов с общим катодом (5611AS). Катод надо подключить к верхней линии питания, используя небольшие отрезки проводов.Подключение катодов семисегментных индикаторов к линии питания

Если подключить аноды индикаторов напрямую к микросхеме 4026 — то соответствующие сегменты индикаторов выйдут из строя. Поэтому к каждому из соответствующих контактов нужно подключить резистор. Для того чтобы подсчитать то, каким именно сопротивлением должны обладать эти резисторы — воспользуемся следующей формулой:

R = (Vs — Vled) / Iled.

R — сопротивление.

Vs — напряжение, получаемое с источника питания (5В в нашем случае).

Vled — рабочее напряжение семисегментного индикатора (1,8В — это значение взято из документации).

Iled — необходимая сила тока (20 мА).

R = (5 — 1.8) / 0.02 = 160 Ом

Мы воспользуемся резисторами с более высоким сопротивлением, а именно — резисторами на 220 Ом, которые легче найти в продаже.

Подключите резисторы к плате так, как показано на следующих снимках. Проследите за тем, чтобы их ножки не соприкасались бы друг с другом.

Резисторы, подключённые к индикаторамРезисторы, подключённые к индикаторам

Шаг 3. Подключение микросхем CD4026B


Микросхема CD4026 представляет собой десятичный счётчик с семисегментным дешифратором. Каждая такая микросхема может управлять лишь одним семисегментным индикатором. Поэтому для того чтобы выводить на двух индикаторах двузначные десятичные числа — нам надо подключить ножку Carry Out микросхемы, отвечающей за управление индикатором, выводящим единицы, к ножке Clock микросхемы, которая отвечает за вывод десятков. То есть, в соответствии с документацией, ножку №5 к ножке №1. В частности, так надо соединить микросхемы №1 и №2, микросхемы №3 и №4, микросхемы №5 и №6.

Другие ножки микросхем подключают следующим образом:

Подключение к линиям питания:

  • Ножка №2 — «земля».
  • Ножка №8 — «земля».
  • Ножка № 15 — «земля» (только на микросхемах №1 и №3).
  • Ножка №3 — 5В.
  • Ножка №16 — 5В

Подключение к индикаторам:

  • Сегмент A — ножка №10.
  • Сегмент B — ножка №12.
  • Сегмент C — ножка №13.
  • Сегмент D — ножка №9.
  • Сегмент E — ножка №11.
  • Сегмент F — ножка №6.
  • Сегмент G — ножка №7.

На следующих фотографиях показан процесс поэтапного подключения микросхем к линиям питания, друг к другу и к семисегментным индикаторам.Подключение микросхем CD4026BПодключение микросхем CD4026BПодключение микросхем CD4026BПодключение микросхем CD4026B

Шаг 4. Организация подачи тактового сигнала необходимой частоты


Мы, чтобы получить тактовый сигнал частотой 1 Гц, воспользуемся кварцевым резонатором на 32,768 КГц. Разделив эту частоту 15 раз на 2 мы получим нужные 1 Гц.

Частоту легко можно разделить на 2, воспользовавшись двоичным счётчиком — вроде микросхемы CD4060. Она позволит, 14 раз разделив частоту на 2, получить на выходе 2 Гц. Эти 2 Гц можно ещё раз разделить на 2, используя микросхему SN7476.

Микросхема SN7476 имеет два JK-триггера. Если посмотреть в документацию к ней, то окажется, что подав на её входы PRE, CLR, J и K уровень логической единицы, мы можем, при каждом тактовом импульсе, поступающем на CLK, менять состояние выхода на противоположное.

Подавая на SN7476 тактовый сигнал частотой 2 Гц, мы можем поделить его частоту на 2 и получить сигнал частотой в 1 Гц. А его мы будем использовать в качестве тактового сигнала для первой микросхемы CD4026.

Частоту можно настроить с помощью подстроечного конденсатора, доведя её до значения 32,768 КГц.

Установка микросхем CD4060 и SN7476Установка дополнительных элементов, необходимых для получения нужной частоты

Шаг 5. Создание системы отсчёта часов, минут и секунд


Для того чтобы сбрасывать в 0 количество отсчитанных системой секунд и минут тогда, когда они доходят до 60, и для сброса количества отсчитанных часов на отметке 24, нам понадобится микросхема SN7411.

Она включает в себя три логических элемента 3И, то есть — соответствующий выход будет переведён в высокое состояние только в том случае, если все три входа тоже будут пребывать в высоком состоянии.

Для работы с секундами и минутами можно использовать в качестве входов то, что подаётся на сегменты E — F — G при выводе десятков, а выход микросхемы подключить к контакту, ответственному за сброс счётчика десятков.

В случае с часами можно, в качестве входа, использовать то, что подаётся на сегменты F — G единиц, и то, что подаётся на сегмент G десятков. А выход будет использоваться и для сброса счётчика десятков, и для сброса счётчика единиц.

Благодаря этому счётчики секунд и минут будут сбрасываться тогда, когда они доходят до 60, а счётчик часов будет сбрасываться тогда, когда он дойдёт до 24.

Микросхема SN7411Подключение SN7411 к счётчикамПодключение SN7411 к счётчикамПодключение SN7411 к счётчикам

Шаг 6. Подключение кнопок


Для того чтобы у нас была бы возможность настраивать часы — нам понадобится две кнопки.

Одни стороны кнопок подключены к линии сигнала 2 Гц. Это позволяет, удерживая кнопки, увеличивать число минут и часов. Другие стороны кнопок подключены к входу Clock микросхем CD4026. Команда сброса часов и минут реализована путём подключения к входам Clock соответствующих микросхем с использованием диода.

Для обеспечения правильной работы часов в условиях, когда кнопки не нажаты, нам нужно добавить в схему подтягивающие резисторы на 10 кОм.

Подключение кнопокПодключение кнопокПодключение кнопок

Шаг 7. Подключение питания


А теперь всё готово к тому, чтобы подключить к часам источник питания на 5В и, пользуясь кнопками, настроить часы.Готовые часы

Хотите сделать часы, похожие на те, что описаны в этом материале?


Цифровые часы на микросхемах HCF4521, HCF4026BEY

Лет 25 тому назад простые цифровые часы на «россыпи» делали используя специализированные микросхемы серии К176. Даже продавались наборы -конструкторы для сборки часов со статической индикацией, обычно, на микросхемах К176ИЕ5, К176ИЕЗ, К176ИЕ4. Сейчас эти микросхемы уже давно не производят, хотя их еще можно встретить в магазинах или на рынках (обычно производства 90-х годов).

В то же время, на наш рынок активно продвигается элементная база зарубежного производства, например, уже широко известный в России китайский «интернет-посылторг» ru.aliexpress.com продает с доставкой по почте практически любые микросхемы.

Правда, «К176» вы там не найдете, но там есть HCF4521 и HCF4526BEY (или их аналоги CD4521 и CD4526, соответственно). Ну, что же, если нужны «часики на россыпи» можно их собрать и на такой «экзотической» в наших краях, элементной базе.

Схема электронных часов

Здесь показано как на этой элементной базе можно сделать электронные цифровые часы со статической индикацией, показывающие время в часах и минутах (без секундных разрядов).

Источником питания схемы часов служит сетевой адаптер от телеигровой приставки типа «Денди» (9V / 350mA), или любой другой аналогичный.

Рис. 1. Принципиальная схема электронных цифровых часов на микросхемах HCF4521, HCF4026BEY.

Управление часами осуществляется тремя кнопками — «0» (установка всех разрядов в ноль), «М» (установка значения минут), «Ч» (установка значения часов). Еще есть выключатель питания.

Часы четырехразрядные (Н1-Н2 — минуты, НЗ-Н4 — часы). Период 24-х часовой. Функционально схема не представляет ничего особенного, — кварцевый генератор и набор счетчиков.

Кварцевый генератор, формирующий импульсы периодом в одну минуту выполнен на микросхеме D1 — HCF4521. Данная микросхема содержит 24-разряд-ный счетчик и логические элементы для построения RC или кварцевого мультивибратора. В данном случае используется кварцевая схема. Резонатор Q1 выбран на частоту 32768 Гц.

С помощью диодов VD1-VD4 и резистора R1 установлен коэффициент деления счетчика 1966080 при делении на который, это дает импульсы с периодом в 1 минуту.

К сожалению, микросхема HCF4521 не имеет выводов от разрядов младше Q18, и получить импульсы частотой 1-2 Гц для установки времени не получится. Ну нет, так нет, импульсы такой частоты можно взять от мигающего светодиода HL1 (здесь годится любой красный мигающий светодиод).

Импульсы периодом в одну минуту поступают на счетчик минут на двух микросхемах D2 и D3. На D2 собран разряд единиц минут, он особенностей не имеет. Но счет разряда десятков на D3 нужно ограничить до 6-ти.

То есть, при поступлении 6-го импульса на вход «С» D3, он должен обнуляться. В схеме HCF4026BEY нет никаких специальных средств для ограничения счета. Поэтому, циферка «6» распознается по уровням на сегментных выходах микросхемы.

При начале счета от нуля первая цифра, у которой задействованы сразу сегменты «Е», «F» и «G» является цифра «6». Пока счетчик считает от нуля хотя бы один из диодов VD6-VD8 открыт и на выводе 15 D3 удерживается ноль. Но с приходом 6-го импульса все три диода оказываются закрытыми.

Через R7 на вывод 15 D3 поступает напряжение логической единицы и счетчик обнуляется. Несмотря на ограничение счета выход переноса (вывод 5) D3 работает нормально, так как уровень здесь меняется с поступлением пятого входного импульса, а завершается импульс переноса с обнулением.

Схема отсчета часов выполнена на D4 и D5. Здесь требуется ограничение до 24-х. То есть, с поступлением на эту схему 24-го импульса оба счетчика D4 и D5 должны обнуляться. Таким образом, схема ограничения счета охватывает оба счетчика. До тех пор, пока идет счет до 24-х схема работает как обычно. D4 отсчитывает единицы часов, а D5 — десятки.

Схема ограничения счета построена на диодах VD10-VD12. До числа «24» хотя бы один из этих диодов открыт и шунтирует входы «R» обоих счетчиков, удерживая на них напряжение логического нуля.

Цифра «4» в разряде единиц часов определяется по наличию логических единиц на сегментах «F» и «*». Эти сегменты одновременно при счете от «О» до «4» появляются, начиная с числа «4». Они имеются вместе так же и в других числах, — «5», «6», «8», «9», но это уже значения не имеет.

Цифра «2» в разряде десятков часов определяется по наличию логической единицы в сегменте «G». При счете от «О» до «2» единица в сегменте «G» начинает появляться с цифры «2». Она так же имеется в других цифрах больше 2-х, но это уже значения не имеет, так отсчет начинается с нуля.

Таким образом, пока счетчики D4 и D5 считают до 24-х хотя бы один из диодов VD10-VD12 остается открытым. Но, когда счет достигает числа «24» (D4 в положении «4», D5 в положении «2», одновременно), все диоды VD10-VD12 оказываются закрытыми. Они больше не шунтируют соединенные вместе выводы 15 D4 и D5 и на эти выводы через R9 (и R8) поступает напряжение уровня логической единицы. Происходит обнуление счетчика часов.

Иванов А. РК-2016-05.

Микросхема MAX1771 — делаем повышающий DC-DC преобразователь для питания ламповых часов

Приветствую всех.
Неоднократное упоминание мной всуе газоразрядных индикаторов, ака Nixie tubes, вызвало интерес некоторых пользователей и даже вопросы в личку.
Обещал рассказать поподробнее, как только начну делать следующие.
Ну что ж, смотреть на лежащий без дела десяток лампочек Z560M надоело, начал.
Пост не совсем «обзор», скорее чистое DIY. Но технически, под тематику сайта попадает, так как микросхема куплена в интернет-магазине. Пусть это будет «подробный обзор с идеей для применения», во. :3
Обозревать будем микросхему MAX1771, из которой соберем «повышайку» — сердце наших часов, питающее лампы напряжением около 180 вольт. А в следующий раз соберем сами часы (ультрабюджетно, только из ассортимента Aliexpress, да Arduino, без винтажных микросхем типа SN74141 (К155ИД1)! (Лампы Вам, увы, придется искать самим отдельно. В оффлайне, на аукционах. Раритет-с, они давно не выпускаются.)
Кому интересно — прошу под кат. Много фото. Очень.

Итак, на Aliexpress были куплены данные микросхемки. Потому, что дешево — у нас в оффлайне штука стоит дороже, да и только в корпусе DIP есть.
Были куплены 23 сентября 2015. Ждал-ждал, да так и не дождался. Два раза нажимал «продлить защиту покупателя», но во второй раз продавец где-то залип, за один день до окончания срока открыл диспут. 26 ноября продавец, поморозившись в диспуте, вернул деньги. А где-то через пару недель я таки получил конвертик, но уж что поделать.

Aliexpress — транзакция


За время, пока ждал, успел впасть в пучины отчаяния, заказать то же самое на eBay, и даже получить. Так что наверное, таки не «пункт 18», ибо никто (включая меня) не хотел что-то получать бесплатно. Ну, да оставлю это на усмотрение администрации.

Скрин eBay


Все микросхемы приехали живые, покидал в один пакет. На Али были MAX1771CSA, ни иБее MAX1771ESA, различаются допустимой температурой работы — что нам совершенно без разницы.
Вот датащит на сайте производителя.

Ахтунг! Приведенная схема проста, но работает с очень высоким, опасным для жизни напряжением, легко превышающим 200 вольт (в случае ошибок/соплей/флюса в схеме обратной связи, и 450 может быть) постоянного тока.
Настоятельно не советую пытаться собирать её совсем начинающим. Пусть Ваши первые часы будут светодиодными!
Я не несу ответственности за последствия Ваших неосторожных действий.

Ну, довольно лирики. За дело

Схема взята тут: www.electronics-lab.com/project/hv-nixie-dc-dc-switching-power-supply/
Хорошая, проверенная схема. Вход 12 вольт. Не греется, выдает до 50 мА, чего хватит на самые прожорливые лампы (небольшие с 15мм цифрами кушают всего 1-2,5мА, огромные и сказочно дорогие Z568M или ИН-18 до 7мА).
Единственное, я немного переделал плату. У автора зазоры между дорожкой с высоким напряжением и землёй явно недостаточны. Промышленно изготовленная плата благодаря высокой точности и хорошему лаку такое, может, и терпит, но для нас и кустарного изготовления она не подходит. Также используются резисторы с выводами, вместо SMD.

Моя доработка, компоновочная схема

Зеленым отмечено переходное отверстие, нужно вывести кусочек проволоки на обратную сторону платы и припаять к общей земле.
Скачать плату, открывать в SprintLayout 6.0.
Прошу прощения за мазню наркомана внутри, при печати всё будет красиво. =)

Полный список деталей

  • R1 1,5 M — SMD или с выводами
  • R2 10 k — потенциометр/триммер
  • R3 10 k – SMD или с выводами
  • Rs 0,05 Ohm – с выводами, мощный. Хотя бы 1W.
  • C1 100uF — электролит 25V, можно ёмкость больше
  • C2 100nF – 0805 SMD
  • C3 100nF – 0805 SMD
  • C4 10uF / 250V — электролит, можно 450V
  • C5 100nF / 250V — керамика, не обязательна
  • IC MAX1771 — герой обзора
  • L1 100uH / 1,8A — для небольших ламп можно на меньший ток, я использую 0,86А без проблем. Катушка нужна типа «катушка-бочонок», не тороидная
  • Q1 IRF644 — транзистор, можно заменить на IRF740
  • D2 MUR160 — диод, подойдет любой сверхбыстрый >=1A, >=400V, Mttr <50nS. Я использую диод ES3J.

Делаем плату

Я делаю фоторезистом. Можно и ЛУТ, наверное.
Накатываем фоторезист ламинатором с обоих сторон:


Печатаем фотошаблон. Я пользуюсь лазерным принтером и калькой. Не смотря на толстоватость, калька достаточно УФ-прозрачна. С дорогой пленкой для лазерника можно не заморачиваться.
Нам нужно распечатать так, чтобы тонер прилегал к плате. Если фоторезист негативный, то и печатаем в негативе.


Повысить контраст и качество можно, подержав шаблон в парах ацетона. Для простой платы я не этого не делал.
Далее складываем шаблон пополам, совмещая отверстия. Хорошо заминаем сгиб. В получившийся конверт вкладываем платку и фиксируем скотчем.

Прижимаем всё это дело стеклом с грузом, ну и под УФ-лампу. Это обычный «черный свет» ака лампа Вуда, относительно безвредный для глаз и кожи. Конкретно этот фоторезист использовал в первый раз, потому лицевую сторону немного передержал. 8 минут было много, вторая сторона за 5 минут вышла лучше. Попробуйте разное время экспозиции для своего фоторезиста и лампы, прежде чем делать в чистовую.

Вроде, вышло неплохо.

Отмываем лишний фоторезист в кальцинированной соде, одна чайная ложка на небольшой контейнер-ванночку для обеда.
Огрехи сразу видны, поправляем перманентным маркером.

Далее травим плату по обычной технологии, в хлорном железе. Обрезаем лишнее, отмываем фоторезист в той же кальцинированной соде.
Вышло средненько, но пойдет.

Зато относительно друг друга слои совпали идеально:

Сверлим плату. «Большие» отверстия это 1мм, «маленькие» 0,8мм. Крепление транзистора на винт М3.
Начинаем монтаж с мелких SMD деталей. Лудим дорожку под микросхемой, паяем саму микросхему и два мелких конденсатора.

Далее лудим всё остальное.

Внимание! Теперь плату надо отмыть в идеал (микросхему потереть зубной щеткой в ацетоне, например) и при дальнейшей пайке пачкать по минимуму, сразу смывая ацетоном.
Высокое напряжение не прощает грязь и неотмытый флюс.
Потихоньку паяем далее. Важно: резисторы R1 и R3 нужно «уложить» на плату, это схема обратной связи, и она дико чувствительна к помехам. Запаянный вертикально R1 делает схему нерабочей, напряжение рандомно плавает между 100 и 200 вольт.
Rs не было на 0,05 Ом, так что использовал два на 0,1 Ом, включенные параллельно.

Далее потенциометр. У меня нет с такими выводами, под которые плата, так что «среднюю» ножку откусываем, любую другую припаиваем к ней. В конкретном случае удобно, это корпус.

Всё, готово.

Перед пробным запуском еще раз убеждаемся в идеальной чистоте, и если что, чистим.
Приподнимаем транзистор над платой, чтобы не касался дорожек. Помолясь, включаем питание 12 вольт.

Если всё было сделано правильно, плата должна сразу и без проблем завестись. Диапазон регулировки 120-240 вольт, ставим около 170-180. Напряжение не должно скакать более, чем на пару вольт, плата должна работать бесшумно. В случае проблем проверяем, всё ли запаяно верно, нет ли соплей и неотмытого флюса. Повысить стабильность может установка керамического конденсатора C5 между выходом высокого напряжения и землей.
В случае успеха, можно включить лампу и посмотреть, не скачет ли яркость (то есть, напряжение) под нагрузкой.
Неоновые индикаторы нужно подключать строго через токоограничивающий резистор!
Смотрим, какой ток допустим для нашего индикатора в датащите (у меня это 2 мА), какое должно быть рабочее напряжение. Забиваем все данные в калькулятор: www.csgnetwork.com/anoderescalc.html
На свои 2мА ставлю в анод (плюс) 15кОм. Она светится!

Красота. Мерцания нет.

Теперь можно проложить изолятор под транзистор, прикрутить его, и покрыть плату лаком. Настоятельно советую сделать это, всё-таки изоляция и защита от мелкого мусора.

Поздравляю! Вы собрали преобразователь. У меня такой трудится уже с месяц без выключения, проблем нет.

После монтажа в готовое изделие стоит залить всё, что под током, термоклеем, и им же приклеить конденсаторы. Но об этом в следующий раз.
Всем ламп! Спасибо за внимание.
Задавайте вопросы в комментарии, буду рад всем ответить.
Касательно следующего поста, про сборку самих часов:
  • Когда будет — точно не скажу, в пределах месяца. У меня сессия, прошу понять и простить.
  • Какие часы будут — на лампах Z560M, без мультиплексирования, управление на отдельных транзисторах MPSA42 (60 шт), они рулятся сдвиговыми регистрами 74HC595. Часы реального времени DS3231. Всё подключено к Arduino Pro Mini. Часы будут просто часами, без особых функций и эффектов. Приделать датчики и дисплеи в любых количествах можете самостоятельно — Ардуина же, про всё есть примеры.
  • Под какие лампы также стоит развести плату? Я буду делать себе, могу сразу и для других сделать, доработка простейшая. Напишите в комментарии, плата под какую лампу Вам пригодилась бы!

Вместо котика — видео с работающим прототипом, частично собранным на макетке.


И оно же в корпусе:

Dallas Real Time Chip (RTC) Руководство

Аннотация: В этой заметке по применению описывается, как взаимодействовать с фантомными часами реального времени (RTC) в системе памяти микроконтроллера. Здесь также описаны некоторые особенности программирования и общие проблемы.

Описание

Dallas Phantom Real Time Clocks — это семейство устройств, которые предлагают комбинацию прозрачного хронометра CMOS и энергонезависимой статической RAM, отвечающей стандартным байтовым распиновкам JEDEC. Некоторые разновидности часов реального времени Dallas Phantom также предоставляют прозрачный хронометрист CMOS для использования с ПЗУ.Хронометрист прозрачен для карты памяти RAM / ROM, потому что он не занимает ни одной из существующих ячеек RAM / ROM. Эти устройства называются «фантомами», потому что доступ к хронометру осуществляется только после того, как устройство получило заранее определенный 64-битный шаблон. Когда к хронометристу нет доступа, можно получить доступ к RAM / ROM. Хронометрист отслеживает сотые доли секунды, секунды, минуты, часы, день, дату, месяц и год. В отсутствие питания литиевый источник энергии поддерживает операцию хронометража и сохраняет данные в статическом ОЗУ CMOS.

Обзор семейства

DS1315

Сердце семейства Dallas Phantom Real-Time Clock — это микросхема Phantom Time Chip DS1315. Эта интегральная схема представляет собой комбинацию хронометра CMOS и контроллера энергонезависимой памяти. При отсутствии питания внешняя батарея поддерживает хронометраж и сохраняет данные в статическом ОЗУ CMOS. Часы отслеживают сотые доли секунды, секунды, минуты, часы, день, дату, месяц и год. Последний день месяца автоматически корректируется для месяцев, содержащих менее 31 дня, включая поправку на високосный год каждые четыре года.Часы реального времени работают в одном из двух форматов: 12-часовой режим с индикатором AM / PM или 24-часовой режим. Энергонезависимый контроллер предоставляет все необходимые вспомогательные схемы для преобразования ОЗУ CMOS в энергонезависимую память. DS1315 также может использоваться для обеспечения функций хронометража с помощью ПЗУ.

DS1216

От DS1315 идут интеллектуальные розетки DS1216 SmartWatch. SmartWatch — это DIP-разъем шириной 600 мил со встроенным DS1315 (обеспечивающим функции хронометража и энергонезависимым контроллером RAM), встроенным литиевым источником энергии и 32.Кристалл 768 кГц. Когда сокет сопряжен со статической КМОП-памятью шириной байта, он обеспечивает полное решение проблем, связанных с нестабильностью памяти, и использует общий источник энергии для поддержания времени и даты. DS1216 также может быть соединен с ПЗУ только для обеспечения возможности хронометража. На рисунках 1 и 2 показан базовый интерфейс SmartWatch со вставленным RAM и SmartWatch со вставленным ROM, соответственно.


Рисунок 1. Интерфейс микросхемы RAM / Time.


Рисунок 2.ПЗУ / интерфейс микросхемы времени.

DS1243, DS1244, DS1248, DS1251 и DS1254

Энергонезависимая SRAM DS124x и DS1254 с модулями фантомных часов являются членами семейства фантомных часов реального времени Dallas. Эти устройства представляют собой полностью энергонезависимую статическую ОЗУ со встроенными фантомными часами, встроенным литиевым источником энергии и кристаллом 32,768 кГц. Эти устройства работают так же, как DS1216, со вставленным ОЗУ. Энергонезависимая SRAM DS124x с модулями фантомных часов обеспечивает более 10 лет хранения данных при отсутствии питания.

Пожалуй, лучший способ подвести итог семейству Dallas Phantom Real-Time Clock выглядит следующим образом. Фантомная микросхема времени DS1315 — это базовый строительный блок, который обеспечивает хронометраж и контроллер энергонезависимой памяти. Затем DS1216 добавляет к DS1315 кристалл и литиевый источник энергии и инкапсулирует их все в разъем, который принимает либо RAM, либо ROM. Наконец, модули DS124x содержат как энергонезависимую оперативную память, так и функции хронометража в готовом к использованию пакете.

Все семейство Dallas Phantom Real-Time Clock показано в таблице 1.

Таблица 1.

DS1315 Чип фантомного времени
DS1216B SmartWatch / RAM 16k / 64k
DS1216C SmartWatch / RAM 64 КБ / 256 КБ
DS1216D SmartWatch / RAM 256 КБ
DS1216E SmartWatch / ПЗУ 64 КБ / 256 КБ
DS1216F SmartWatch / ПЗУ 64k / 256k / 1M
DS1216H SmartWatch / RAM 1M / 4M
DS1243 64k NV SRAM с фантомными часами
DS1244 256k NV SRAM с фантомными часами
DS1248 1024k NV SRAM с фантомными часами
DS1251 4M NV SRAM с фантомными часами
DS1254 16M NV SRAM с фантомными часами

Заявка

Семейство часов Dallas Phantom Real-Time Clock предлагает две функции, которые значительно улучшат систему.Первая особенность — это энергонезависимая оперативная память. Вторая особенность заключается в том, что фантомные часы прозрачны для ОЗУ, и поэтому в систему можно добавить возможности хронометража без изменения существующего оборудования. Все, что требуется, — это существующий байтовый сокет памяти. Возможности модернизации максимально увеличиваются за счет прозрачных интерфейсов, поддерживаемых Phantom Time Chip. Также выгодным для разработчика является то, что предоставляется возможность обновления до более высокой плотности ОЗУ с модулями DS124x или до более высокой плотности ОЗУ / ПЗУ с DS1216.

Следует упомянуть, что есть некоторые служебные данные программного обеспечения, связанные с наличием функций хронометража, прозрачных для ОЗУ, как будет подробно описано ниже. Если установлено, что в прозрачных часах нет необходимости, тогда семейство энергонезависимых ОЗУ для хронометража DS164x или DS174x может предложить отличное решение для ваших нужд хронометража и энергонезависимой SRAM. Они предлагают энергонезависимую SRAM с регистрами часов реального времени, расположенными в адресном пространстве RAM. Другое возможное решение — DS1386 / DS1486 RAMified Watchdog Timekeepers или DS155x Watchdog Timekeeping Family, которые предлагают энергонезависимую RAM и часы реального времени, а также несколько дополнительных функций, включая функцию будильника и сторожевой таймер.

Эксплуатация

Энергонезависимая работа ОЗУ

Одной из важных особенностей Dallas Phantom Real Time Clocks является то, что энергонезависимая RAM может использоваться для хранения данных конфигурации системы, и, поскольку часы прозрачны для RAM, память не теряется. хронометраж потребности. Когда к фантомным часам нет доступа, сигнал CE с активным низким уровнем передается на включение микросхемы памяти. Чтение и запись в ОЗУ идентичны стандартным микросхемам ОЗУ. На рисунке 1 показан типичный интерфейс RAM / Time Chip.Обратите внимание, что это основной интерфейс, используемый для DS1216 SmartWatch / RAM и DS124x.

Семейство фантомных часов реального времени выполняет функции схемы, необходимые для обеспечения энергонезависимой памяти CMOS RAM. Во-первых, предусмотрен переключатель для прямого питания от батареи или источника питания V CC , в зависимости от имеющихся условий. Во-вторых, когда V CC выходит за пределы допуска, компаратор выдает сигнал сбоя питания в логику включения микросхемы. Третья функция выполняет защиту от записи, удерживая сигнал разрешения микросхемы в памяти (генеральный директор с низким уровнем активности) в пределах 0.2 вольта V CC или батареи, пока напряжение V CC выходит за допустимые пределы. При номинальных условиях питания сигнал включения микросхемы памяти (CEO с активным низким уровнем) будет отслеживать сигнал включения микросхемы (CEO с активным низким уровнем), отправляемый в сокет с максимальной задержкой распространения 20 нс.

Работа ПЗУ

DS1315 и DS1216 (E / F) также могут использоваться вместе с ПЗУ. Типичный интерфейс ПЗУ / Чипа времени показан на Рисунке 2. В этой конфигурации вывод ПЗУ / ОЗУ с активным низким уровнем подключен к V CCO для выбора режима работы ПЗУ.Поскольку ПЗУ — это устройство только для чтения, которое сохраняет данные при отсутствии питания, резервное питание от батареи и защита от записи не требуются. В результате логика включения микросхемы будет принудительно понижать генеральный директор с активным низким уровнем при сбое питания. Часы реального времени сохраняют ту же внутреннюю энергонезависимость и защиту от записи, что и описано в режиме RAM.

Работа часов реального времени

Блок-схема Рисунок 3 иллюстрирует основные элементы фантомных часов. Связь с фантомными часами устанавливается путем распознавания образов последовательного битового потока из 64 битов, которые должны быть согласованы путем выполнения 64 последовательных циклов записи, содержащих правильные данные записи, как показано на рис. 4 .Все обращения, которые происходят до распознавания 64-битного шаблона, направляются в память через выходной контакт включения микросхемы (активный низкий CEO). После того, как распознавание установлено, следующие 64 цикла чтения или записи либо извлекают, либо обновляют данные в фантомных часах, и активный низкий уровень CEO в это время остается высоким, отключая подключенную память.


Рисунок 3. Блок-схема синхронизации.


Рисунок 4. Определение регистра сравнения временных микросхем.

Примечание:

Распознавание образов в Hex — это C5, 3A, A3, 5C, C5, 3A, A3, 5C.Вероятность того, что этот шаблон будет случайно продублирован и приведет к непреднамеренному входу в Time Chip, составляет менее 1 из 10 19 . Этот шаблон отправляется от LSB фантомной синхронизации к MSB.

Передача данных к фантомным часам и от них осуществляется последовательным потоком битов под управлением входа разрешения микросхемы (активный низкий уровень CEI, разрешение выхода (активный низкий уровень OE) и разрешение записи (активный низкий уровень WE). цикл чтения с использованием CEI активного низкого уровня и управления фантомными часами запускает последовательность распознавания образов, перемещая указатель на первый бит 64-битного регистра сравнения.Затем выполняются 64 последовательных цикла записи с использованием управления CEI с активным низким уровнем и WE с активным низким уровнем фантомных часов. Эти 64 цикла записи используются только для получения доступа к фантомным часам. Однако циклы записи, генерируемые для получения доступа к фантомным часам, также записывают данные в место в сопряженном ОЗУ. Предпочтительный способ справиться с этим требованием — выделить только одно адресное место в ОЗУ в качестве блокнота для фантомных часов.

Когда выполняется первый цикл записи, он сравнивается с битом 0 64-битного регистра сравнения.Если совпадение найдено, указатель переходит к следующей позиции регистра сравнения и ожидает следующего цикла записи. Если совпадение не найдено, указатель не продвигается вперед, и все последующие циклы записи игнорируются до тех пор, пока не встретится цикл чтения, который сбрасывает указатель регистра сравнения на начало 64-битного регистра сравнения. Если цикл чтения происходит в любой момент во время процесса распознавания образов, текущая последовательность прерывается, и указатель регистра сравнения сбрасывается.Распознавание образов продолжается в общей сложности 64 цикла записи, как описано выше, до тех пор, пока все биты в регистре сравнения не будут согласованы (этот битовый шаблон показан на рисунке 4). При правильном совпадении 64-х битов фантомные часы включаются и передача данных в регистры хронометража или из них может продолжаться.

Следующие 64 цикла заставят фантомные часы либо принимать, либо передавать данные, в зависимости от уровня вывода OE с активным низким уровнем или вывода WE с активным низким уровнем. Данные будут либо записываться, либо считываться из восьми регистров фантомных часов, показанных на рис. 5 .Циклы в другие места за пределами блока памяти могут чередоваться с циклами активного низкого уровня CE без прерывания последовательности распознавания образов или последовательности передачи данных на фантомные часы.


Рисунок 5. Определение регистра микросхемы времени.

Рисунок 6 предлагает пример псевдокода как для доступа к фантомным часам, встроенным в RAM, посредством распознавания образов, так и взаимодействия с регистрами часов. Другой пример исходного кода приведен на рис. 7 , .Этот код используется для взаимодействия с микроконтроллером 8051. Также обратитесь к справочнику за временными диаграммами для циклов чтения и записи.

* Этот код получит доступ к фантомным часам времени, отправив 64-битное *
* схема доступа. Тогда данные времени будут записаны в часы и *
* наконец, Фантомные часы времени будут снова доступны, и они будут *
* читать. Время записи: 12:00, среда, *
* 1 января 1992 г. Также обратите внимание, что осциллятор был включен и *
* сброс отключен.*

A: Массив [0..7] = (C5, 3A, A3, 5C, C5, 3A, A3, 5C) (шаблон доступа)
T: массив [0..7] = (00, 00, 00, B2, 14, 01, 01, 92) (данные времени)
X: Байт в 1000 (ячейка памяти 1000H)
D: массив [0..7]
S: байт

* Отправить шаблон доступа на Phantom Time Clock *
FOR I = от 0 до 64 S = x (выполнить 65 последовательных чтений из x)
FOR I = от 0 до 7 (цикл для 8 байтов)
FOR J = от 0 до 7 (цикл для 8 бит)
X = A [I] SHR J (запись в X, сдвиг бит вправо J)
СЛЕДУЮЩИЙ J
СЛЕДУЮЩИЙ I

* Запись данных времени в регистры фантомных часов *
FOR I = от 0 до 7 (цикл для 8 байтов)
FOR J = от 0 до 7 (цикл для 8 бит)
X = T [I] SHR J (запись в X, сдвиг бит вправо J)
СЛЕДУЮЩИЙ J

* Отправить шаблон доступа на Phantom Time Clock *
FOR I = от 0 до 64 S = X (выполнить 65 последовательных чтений из X)
FOR I = от 0 до 7 (цикл для 8 байтов)
FOR J = от 0 до 7 (цикл для 8 бит)
X = A [I] SHR J
СЛЕДУЮЩИЙ J
СЛЕДУЮЩИЙ I

* Чтение регистров фантомных часов *
FOR I = от 0 до 7 (цикл для 8 байтов)
D [I] = 0 (инициировать байт)
FOR J = от 0 до 7 (цикл для 8 бит)
D [I] = D [I] или (X и 1) SHL J (биты позиции в байтах)
СЛЕДУЮЩИЙ J
СЛЕДУЮЩИЙ I
 

Рисунок 6.Псевдо-код
; 8051CODE.DOC
; Процедура RTC для доступа к последовательному хронометру DS1215 или DS1216
; SmartWatch с использованием 8031, 8051 или 80C196
;
BIT_SEG SEGMENT BIT
RSEG BITSEG
WF: DBIT 1
ДАННЫЕ СЕГМЕНТА BYTE_SEG
RSEG BYTE_SEG
УСИЛЕНИЕ: DS 8; Санти-сек: 00-99
; ; Секунды: 00-59
; ; Минуты: 00-59
; ; Часы работы: 01-12 / 00-23
; ; День: 1nHEX% RST off, n = DAY # 01-07
; ; Дата: 01-31
; ; Месяц: 01-12
; ; Год: 00-99
CODESEG КОД СЕГМЕНТА
RSEG CODE_SEG
; **************************
; *** ОСНОВНАЯ ПРОГРАММА ЗДЕСЬ
; **************************
;
; Основная программа SETS WF для режима чтения и при возврате из RTC BUFF будет
; содержат 8 байтов данных, считанных с часов.Если WF очищен, то
; RTC вернется после записи 8-байтового BUFF в часы.
;
; ПРИМЕЧАНИЕ !!! : См. Техническое описание DS1215 (RAM MODE) или DS1216.
;
RTC: PUSH PSW; Сохранить регистры пользователей.
НАЖАТЬ АКК
НАЖАТЬ B
MOV B, RO
НАЖАТЬ B
MOV RO, #BUFF; Загрузить указатель на начало таблицы.
LCALL OPEN; Настройка для открытия DS1216.
MOV B, # 8H; Счетчик цикла загрузки для 8 байтов.
JNB WF, WRITETIME; Проверка режима чтения / записи.;
READTIME: LCALL RBYTE; Прочитать один байт.
MOV @RO, A; Сохранить во временном регистре RTn.
INC R0; Указатель регистра временных данных.
DJNZ B, READTIME; Цикл для чтения 8 байтов.
SJMP ENDTIME; Done read goto finish.
;
WRITETIME: MOV A, @ R0; Загрузить байт данных для записи.
LCALL WBYTE; Записать один байт.
INC R0; Указатель регистра временных данных.
DJNZ B, WRITETIME; Цикл для записи 8 байтов.;
ENDTIME: POP B; Восстановить регистры.
MOV R0, B
POP B
POP ACC
POP PSW
RET; Возврат к основной вызывающей программе.
;
;
;
;
; *************************************
; ПОДПРОГРАММА ОТКРЫТИЯ ЧАСОВ / КАЛЕНДАРЯ
; *************************************
;
; Эта подпрограмма выполняет последовательность чтения и записи, которая
; требуется для открытого общения с хронометристом.;
ОТКРЫТЬ: ОТКРЫТЬ ЗАКРЫТЬ; Убедитесь, что она закрыта.
MOV B, # 4; Установить количество периодов шаблона.
MOV A, # 0C5H; Загрузить первый байт шаблона.
OPENA: LCALL WBYTE; отправить байт.
XRL A, # 0FFH; Сгенерировать следующий байт шаблона.
LCALL WBYTE; отправить байт.
SWAP A; Сгенерировать следующий байт шаблона.
DJNZ B, OPENA; Повторять, пока не будет отправлено 8 байтов.
RET; Возврат.;
; ******************************
; *** ПОДПРОГРАММА ЗАКРЫТЬ ЧАСЫ
; ******************************
;
; Эта подпрограмма гарантирует, что регистры хронометриста
; закрываются, выполняя 72 последовательных чтения даты и времени
; регистры.
;
ЗАКРЫТЬ: MOV B, # 9; Установить на чтение 9 байтов.
ЗАКРЫТЬ: LCALL RBYTE; Прочитать байт.
DJNZ B, CLOSEA; Цикл для чтения 9 байтов.
RET; Возврат
;
; ***********************************
: *** ПОДПРОГРАММА ДЛЯ ЧТЕНИЯ БАЙТА ДАННЫХ
; ***********************************
;
RBYTE: PUSH DPL; Сохранить данные
PUSH DPH; указатель на стек.НАЖАТЬ B; Сохранить регистр B.
MOV DPTR, #RTCADDR; Включить часы.
MOV B, # 8; Установить количество битов.
LI: PUSH ACC; Сохранить аккумулятор.
MOVX A, @DPTR; Введите бит данных.
RRC A; Переместите, чтобы нести.
POP ACC; Достать аккумулятор.
RRC A; Сохраните бит данных.
DJNZ B, LI; Цикл для целого байта.
POP B; Восстановить регистр B.POP DPH; Восстановить данные
POP DPL; указатель из стека.
RET; Возврат.
;
;
;
; ***********************************
; *** ПОДПРОГРАММА ДЛЯ ЗАПИСИ БАЙТА ДАННЫХ
; ***********************************
;
WBYTE: PUSH DPL; Сохранить данные
PUSH DPH; указатель на стек.
НАЖАТЬ B; Сохранить регистр B.
MOV DPTR, #RTCADDR; Включить часы.MOV B, # 8; Установить количество битов.
LO: PUSH ACC; Сохранить аккумулятор.
ANL A, # 1; Установить бит для вывода.
MOVX @DPTR, A; Вывести бит данных.
POP ACC; Восстановить аккумулятор.
RR A; Позиция следующего бита.
DJNZ B, LO; Цикл для целого байта.
POP B; Восстановить регистр B.
POP DPH; Восстановить данные
POP DPL; указатель из стека.RET; Возврат.
;
; ***************
; КОНЕЦ ПРОГРАММЫ
; ***************
;
END; Конец программы.
 

Рисунок 7. Пример исходного кода для микроконтроллера 8051

Таким образом, работу фантомных часов лучше всего определить как работу в двух разных режимах. Первый — это режим сопоставления с образцом. В этом режиме фантомные часы прозрачны для системы, но контролируют обмен данными с ОЗУ, ожидая совпадения его 64-битного шаблона доступа.Когда 64-битный шаблон доступа записан, фантомные часы переходят в режим доступа к часам. В этом режиме восемь регистров фантомных часов доступны для записи или чтения и будут оставаться в этом режиме до тех пор, пока все восемь регистров не будут доступны, пока не будет выполнен сброс или пока не произойдет сбой питания.

Поиск и устранение неисправностей

Часы реального времени Dallas Phantom доказали свою высокую надежность и соответствуют опубликованным спецификациям. Однако в процессе разработки можно было столкнуться с несколькими общими трудностями.Чтобы уменьшить эти трудности, Dallas Semiconductor собрал общие трудности и подводные камни в руководство по поиску и устранению неисправностей, чтобы помочь пользователям.

Общие трудности

Нет доступа к регистрам часов

Это явление может быть вызвано несколькими предметами.
  1. Указатель регистра сравнения не установлен в первый бит. Фантомные часы реального времени прячутся за SRAM и ждут совпадения с 64-битным шаблоном доступа. В этом режиме (режим сопоставления с шаблоном) каждая операция записи в ОЗУ будет интерпретироваться как попытка сопоставить шаблон доступа путем сопоставления значения, записанного в DQ0 (D для DS1315), с битом шаблона, на который указывает сопоставление с шаблоном. указатель.Возможно, что частичное совпадение шаблона может произойти во время нормальной работы системы. Лучше всего предположить, что имеется частичное совпадение шаблона доступа и что указатель регистра сравнения не указывает на первый бит шаблона соответствия. Следовательно, указатель регистра сравнения должен быть сброшен на первый бит шаблона перед записью шаблона соответствия. Это достигается путем выполнения одной операции чтения из ОЗУ перед записью шаблона совпадения.
  2. Устройство находится в режиме доступа к часам после сброса системы или прерывания.Возможно, что во время предыдущей операции был осуществлен доступ к фантомным часам, но они не вернулись в режим сопоставления с образцом до того, как произошел сброс системы или прерывание. Другими словами, биты данных будут записываться или считываться из регистров фантомных часов, а не из ОЗУ. Решением этой проблемы является выполнение 65 последовательных циклов чтения сразу после прерывания или перезагрузки системы. Это обеспечит вывод устройства из режима доступа к часам (путем считывания не более 64 битов) и сбросит указатель регистра сравнения.
  3. Шаблон доступа был введен в обратном порядке. Убедитесь, что образец вводится в следующем порядке. Начните с бита 0 байта 0, продолжая до бита 7 байта 7.
  4. Выполняется сброс устройства. Убедитесь, что устройство не было случайно перезагружено. Это может быть особенно проблемой для DS1216C, DS1216D, DS1216H, DS1244 и DS1251, где вывод сброса используется совместно с выводом адреса. В этой ситуации в этой конкретной адресной строке никогда не должно быть низкого уровня, если бит сброса (байт 4, бит 4) фантомных часов не отключен, в противном случае устройство будет сброшено, и передача данных будет прервана.
  5. Устройство находится в режиме постоянной защиты от записи. Если для DS1315 используется только одна батарея, убедитесь, что контакт BAT2 заземлен. Если этот контакт остается плавающим, возможно, что устройство не переключится на аккумулятор во время сбоя питания.

Устройство не будет колебаться

  1. Бит включения генератора отключен. Убедитесь, что бит включения генератора (бит 5 байта 4) установлен на логический 0.
  2. Использован неправильный кристалл (DS1315). Убедитесь, что используется правильный кристалл.Очень важно, чтобы использовался кристалл с нагрузочной емкостью 6 пФ. Dallas Semiconductor рекомендует использовать номер детали Seiko DS-VT-200, номер детали Daiwa DT-26S или аналогичные.
  3. Плохое соединение кристалла (DS1315). Чтобы обеспечить максимальную производительность, убедитесь, что кристалл расположен как можно ближе к входным контактам кристалла. Также следует отметить, что DS1315 не требует нагрузочных конденсаторов или резисторов обратной связи.

Примечание:

Следует также отметить, что попытка контролировать генератор на соединениях кристалла может привести к остановке генератора из-за избыточной емкости и / или тока утечки, добавляемого зондом осциллографа.

Неточное время

  1. Использован неправильный кристалл (DS1315). Для большей точности убедитесь, что используется правильный кристалл.
  2. Входные штифты расположены выше, чем V CC . Очень важно убедиться, что входные контакты никогда не превышают V CC . Если какой-либо вход может быть выше V CC , возможно, что генератор будет на короткое время остановлен, что приведет к потере времени устройства.
  3. Fast Clock: кварцевый генератор чувствителен к высоким уровням электромагнитных помех, которые заставляют часы работать быстро.Не рекомендуется размещать устройство рядом с микропроцессором, источником питания прерывателя, поверх высокоскоростных данных, адресных линий или источников высоких электромагнитных помех. Тест на электромагнитные помехи для быстрых часов заключается в экранировании части медным экраном или металлической лентой, соединенной с землей, и определении точности часов с установленным экраном.
  4. Slow Clock: Если на каком-либо контакте RTC присутствует пониженное напряжение более 0,6 В, то часы могут работать медленно. Это потому, что осциллятор может пропустить счет во время недорега.Следует изменить конструкцию, чтобы включить диоды Шоттки на всех выводах с отрицательными выходами.
  5. ОЗУ теряет данные во время последовательности отключения питания: эта проблема может возникать, особенно в процессорах NMOS, которые становятся нестабильными при более высоком напряжении, чем процессоры CMOS. Защита от записи срабатывает, когда V CC падает ниже V pF . Следовательно, в ситуации выключения питания, если процессор становится нестабильным при V CC больше, чем V pF (что часто бывает для процессор NMOS), ложный цикл записи может испортить данные в фантомных часах.Решение этой проблемы состоит в том, чтобы обеспечить сброс процессора до того, как он станет нестабильным, и, таким образом, предотвратить выполнение любых нежелательных операций записи. Этого можно добиться, контролируя V CC одним из мониторов мощности Dallas Semiconductor (семейство DS123x), которые генерируют сигнал сброса, когда V CC выходит за пределы допуска.
  6. Другая известная причина искажения данных — это снижение напряжения V CC во время событий включения или выключения питания. Эта ситуация может быть вызвана некоторыми типами источников питания, и ее следует избегать.Решением этой проблемы является добавление диода Шоттки к выводу V CC , чтобы ограничить отрицательные выбросы. В дополнение к крышке байпаса на устройстве V CC и контактам заземления также могут помочь.
  7. Рекомендации по перекрестным помехам и электромагнитным помехам. При проектировании всех RTC следует соблюдать осторожность, чтобы избежать перекрестных помех и эффектов электромагнитных помех в схемах чувствительных тактовых генераторов. Линии часов, данных и адреса не должны располагаться под кристаллом при использовании дискретных компонентов или непосредственно под модулем или системой PowerCap.Добавление заземленного металла под устройство улучшит подавление электромагнитных помех и перекрестных помех в системе RTC. Разделение адресов более низкого порядка и других входов с быстрым временем нарастания также устранит помехи точности тактовых импульсов из-за перекрестных помех. Размещение RTC рядом с сильным источником электромагнитных помех, например импульсным источником питания или трансформатором. Для получения дополнительной информации о расположении кристалла и соображениях по проектированию системы см. Примечание по применению 58.

Не удается прочитать последовательные сотые секунды

Невозможно прочитать последовательные сотые доли секунды, потому что время доступа для чтения регистров часов слишком велико.

Общие ловушки

  1. Устройству требуются отдельные сигналы чтения и записи. Часы реального времени Dallas Phantom были разработаны с расчетом на синхронизацию Intel. Поэтому необходимо иметь отдельные сигналы чтения и записи. Следует также подчеркнуть, что простого дополнения одного сигнала для получения другого недостаточно, поскольку это приведет к сбросу указателя сопоставления с образцом во время каждого цикла записи, поскольку сигнал OE с активным низким уровнем будет переключаться всякий раз, когда переключается сигнал WE с активным низким уровнем. .
  2. Крепление аккумулятора (DS1315). Любая батарея, подключенная к контактам BAT1 или BAT2, должна быть подключена непосредственно к контакту. Следует отметить, что не следует подключать диод между входным контактом аккумулятора и аккумулятором. В этом нет необходимости, поскольку предусмотрена внутренняя схема защиты от обратного зарядного тока и признана UL (# E99151).
  3. ПЗУ / вывод ОЗУ с активным низким уровнем (DS1315). Убедитесь, что для вывода ПЗУ / ОЗУ установлено правильное значение.
  4. Чтение и запись в регистры часов.Важно, чтобы все 64 бита были прочитаны или записаны при обращении к регистрам часов. Если этого не сделать, устройство останется в режиме доступа к часам.
  5. Не следует мыть водой Интеллектуальные розетки DS1216. Промывка водой для удаления флюса не должна выполняться на интеллектуальных розетках DS1216, потому что загрязнения в воде могут вызвать разрядку внутреннего литиевого источника энергии.
  6. Выбор кристалла (DS1315). Следует использовать кварцевый кристалл 32,768 кГц, номер детали Seiko DS-VT-200, номер детали Daiwa DT-26S или аналогичный.Выбранный для использования кристалл должен иметь указанную нагрузочную емкость 6 пФ. Использование неподходящего кристалла может убить генератор или вызвать проблемы с точностью. Также не рекомендуется использование внешнего подстроечного конденсатора для настройки генератора.
Рекомендуется выбрать одно из устройств Dallas SmartWatch или энергонезависимой SRAM с фантомными часами для обеспечения максимальной точности (± 1 минута в месяц).

фишек для старых часов

фишек для старых часов

Я недавно купил большую партию старых National Semiconductor. Микросхемы на eBay; Меня интересовали операционные усилители JFET.В лоте было несколько Микросхемы часов MM5402N. Когда я был моложе, эти чипы часов были волшебными устройствами и я сделал из них довольно много часов. В эти дни время суток везде; даже мой телефон может сказать мне время, и это время прямо из серверы времени синхронизированы по национальным стандартам. Увы, мои микросхемы часов кажутся красивыми устаревшие, особенно когда обнаруживается, что они даже не мультиплексированы. Да, для каждого сегмента дисплея есть отдельный провод. Но, если любишь паять, их сложно победить! Вот несколько проектов с использованием этих старых устройств.

По иронии судьбы, мое любимое применение для этих У микросхем даже нет дисплея! И добавьте деление на 7 (обычно CD4526B) к частота сети, и это становится еженедельным напоминанием, включение лампы или другое нагрузка на 7 часов один раз в неделю — отлично подходит для светодиодного напоминания о мусорном дне!

Я изучил технический паспорт и придумал следующее начальное дизайн (непроверенный). В техническом паспорте, кажется, подразумевается, что сжечь — хорошая идея выкл. несколько вольт при использовании дисплеев с общим катодом, следовательно, 3.Стабилитрон 3 вольт диод. Эти микросхемы имеют ограничение по току, но когда максимальное количество сегменты горят, чипы могут сильно нагреваться. Стабилитрон кое-что разгружает тепло, сохраняя ИС в пределах спецификаций. ИС рассчитаны на работу от 7 до 11 VDC. Для меня это звучит как 9 вольт.

На этой схеме не показано, как управлять входом 50/60 Гц. Смещение, которое выводит до 1/2 Vdd и подает сигнал в несколько вольт на нужную линию частоту через конденсатор, как бы вы ни хотели это придумать.Используйте два, 1 резисторы МОм и конденсатор 0,1 мкФ. Убедитесь, что Vp-p не превышает Vdd. Размах напряжения более 4 вольт должно быть достаточно, поэтому даже 5-вольтовый логический сигнал CMOS должен работать, если соединены, как описано. Мне очень нравится метод, который я использую на дизайн без дисплея ниже при использовании силового трансформатора переменного тока; это дает довольно красивый «квадратный» форма сигнала с амплитудой, подходящей для ИС.

Я не совсем понял, но похоже, что единственный разница между выходами «тревога» и «сна» в том, что выход «сна» можно запрограммировать на то, чтобы оставаться активным менее 1 часа.Я бы просто использовал выход тревоги!


Когда я начал строительство, я обнаружил, что у меня есть дисплеи с общим анодом, поэтому я придумал это:

Я фактически построил тестер IC с аналогичной схемой, но я использовал несколько иная опорная частота, чем указанная выше. Я не построил источник частоты с 74HC390s, так что там может быть ошибка. Просто придумайте 50 или 60 Гц и — импульс с низкой скважностью для управления двигателем. показания.Обратите внимание, как я использую обычный транзистор NPN, чтобы преобразовать сигнал в квадрат. быть совместимым с IC.

Оказывается, эти микросхемы не ограничивают ток до низкого уровня. достаточное значение при понижении отображаемого тока, и важно использовать ограниченный напряжение рабочего цикла для питания дисплеев с общим анодом. Вы найдете приложение заметка в Интернете, где дизайнер использует нефильтрованный AC и «яркостный» транзистор для питания показания, чтобы снизить рассеивание микросхемы.Я использовал рабочий цикл 40/60, но IC еще немного нагревается. На одном из последних ‘390, которые значительно снизили бы энергопотребление. Подключите 10к к контакту 7 вместо контакта 6 для уменьшения продолжительности включения. Оказывается, хочется во всяком случае, довольно тусклый дисплей на часах. В противном случае это слишком ярко, и ты накинет на него полотенце, чтобы вы могли спать! Если очень хочется яркого дисплей, сделайте радиатор для ИС, как я в итоге сделал:

Это полоса 0.Медь размером 5 x 2 дюйма, окрашенная в черный цвет и прикрепленная к верхняя часть микросхемы покрыта эпоксидной смолой с оксидом металла. Чип работает намного холоднее с этот радиатор, даже если он рассеивает больше мощности, чем рекомендуется в паспорте. Но, опять же, вам действительно не нужны яркие часы, поэтому просто используйте более низкий рабочий цикл. импульс мощности. Вы хотите использовать импульсы, чтобы схема ограничения тока в Чип функционирует нормально. В противном случае яркость может быть неравномерной.


Но знаете что, кому вообще нужны цифровые часы? Черт, практически во всем, что у меня есть, есть часы.У меня даже есть Radio Shack шариковая ручка с часами! Итак, я придумал идеальное приложение для этих старых микросхем — будильник без дисплея:

Посмотрите на все эти неподключенные контакты! Оставьте «отложить» кнопка и всего 8 подключений к ИС. Не желая израсходовать все дыры на моей прототипной плате Adafruit, я превратил одну из микросхем в довольно высокую Устройство «SIP»: теперь в нем всего 8 отверстий.

Указанные светодиоды не являются обязательными.В итоге я подключил «Вкл» Светодиод прямо напротив выходных клемм на моем первом устройстве, так как он обеспечивает 5 вольт. Вероятно, более полезно активировать реле для управления нагрузкой переменного тока. В 1N4002 на нагрузке, чтобы предотвратить «обратный удар» напряжения, если нагрузка является реле. катушка. Для других нагрузок, включая твердотельные реле, этот диод не нужен.

Представьте себе коробку с большой кнопкой наверху, шнур питания и розетка. Вы подключаете любое устройство и ждете, пока не нажмете кнопку. кнопку до тех пор, пока прибор не должен включиться.Просто нажмите кнопка «программа» и часы запрограммируются на включение в это время дня, включая текущий день (через 24 секунды). Это довольно «натуральный» таймер, не требующий «возни» с дисплеями и трудно запоминающийся процедуры программирования. Просто нажмите кнопку, когда захотите, чтобы это произошло! Я бы добавил кнопку, чтобы сразу выключить «будильник», чтобы остановить функцию на сегодня и, возможно, кнопку «отложить», чтобы отключить функцию на 15 минут (не так же важно).Вы не можете «установить» вещь накануне вечером, так что это займет некоторая «ментальная адаптация». Но на самом деле большинство таймеров не так уж критический. Я подумываю о том, чтобы включить на час шланги для замачивания сада. каждый день перемычка аварийного автомобильного аккумулятора (которая перезаряжается, если оставить зарядку) все время), подъезд светится на сумеречный час, когда я иногда прихожу домой, и так далее. Это не критически рассчитанные события, и возможность просто поразить кнопка для установки времени идеально подходит.Кстати, можно нажать эту кнопку программы в любое время, даже в установленный час, и он просто запрограммирует Текущее время. Вот как:

При нажатии кнопки «программа» нижний триггер немедленно очищается, активируя верхний шлепанец. После небольшой задержки верх шлепанцы высоко переключаются. Выход / Q этого триггера активирует «быстрый набор вход »микросхемы часов, в результате чего внутреннее время увеличивается со скоростью один час в секунду, как если бы вы удерживали эту кнопку.Когда внутреннее время чипа часов равно произвольному времени будильника, выход будильника идет низко. Первый BS170 инвертирует этот импульс и синхронизирует нижний триггер. высокая. Верхний триггер немедленно устанавливается на низкий уровень, а «вход быстрого набора» идет высокий, возвращая часы к нормальной работе. На данный момент время на часах было установлено очень близко к времени подачи сигнала тревоги, поэтому выход сигнала тревоги остается активным в течение около часа. В дальнейшем будильник будет срабатывать каждые 24 часа.По сути, эта схема увеличивает время на часах до тех пор, пока не сработает будильник. срабатывает, а затем перестает продвигать время. Тревога остается включенной в течение час и повторяется каждые 24 часа в одно и то же время. Можно нажать кнопку «программа» кнопку в любой момент, чтобы изменить время на настоящее.

Вот как можно использовать это устройство: Я хочу, чтобы мой сад вода, когда солнце садится — я не знаю, когда это, на самом деле — я просто ударил кнопка, когда она «смотрит» вправо.Клапан Rainbird включает вода в течение часа. Или, может быть, вы просто хотите запустить вентилятор в своем сарае на время час в день (в моем случае — бомбоубежище), чтобы воздух оставался свежим. Это не имеет значения, когда наступит этот час. Вам даже не нужно нажимать кнопка! Вы можете включить различный свет, кофеварку, радио или телевизор в утром активируйте устройство открывания гаража (простое последовательное реле), чтобы никто не мог открыть ваш в гараже, за исключением определенного часа, включите воздушный насос аквариума и т. д.В простой интерфейс с одной кнопкой невероятно прост в использовании и понимании. Одна приятная случайная «особенность» заключается в том, что устройство будет продолжать включаться в течение час каждый день после сбоя питания, хотя и в произвольное время. По крайней мере сад поливают! Кроме того, входной вывод 50/60 Гц может работать с повышенными частотами. до 10 кГц, чтобы можно было сделать таймер с более коротким циклом. В качестве примера, использование 360 Гц дает таймер, который включается на 10 минут каждые 4 часа.

Вот моя первая версия:

Большая красная кнопка устанавливает время, а тумблер останавливает действие. Он имеет пружинный возврат в одном направлении для мгновенного действия, чтобы убить просто сегодняшнее действие и регулярное переключение в другую сторону, чтобы убить действие на неопределенный срок. Левый нижний светодиодный индикатор показывает, что цепь исправна. «программирование», нижний правый светодиод мигает один раз в секунду, а верхний правый Светодиод показывает, когда на банановые вилки подано питание.Я добавил 5 вольт регулятор и транзистор PNP, который подает 5 вольт на банановые разъемы при активном будильнике один час в день:

5 вольт было удобно, так как я использую литой выход переменного тока трансформаторная «бородавка» для питания — 120 В AC «достать» негде, т.к. он спрятан внутри адаптера питания. 5 вольт могут питать реле на 120 устройства или просто гаджеты, которые могут питаться от 5 вольт (например, 4.5 вольт транзисторный радиоприемник). Вот адаптер реле, который я только что построил, чтобы эта штука могла включаться по утрам старый ламповый радиоприемник. Я посплю еще на несколько секунд, пока трубки разогреть.

Прекрасно работает! Старое ламповое радио включилось в считанные секунды времени, когда я нажал кнопку вчера утром. Мне приходит в голову встроите этот таймер прямо в радио и другие устройства, которыми нужно управлять. А реле может быть подключено параллельно с выключателем питания прибора, что нормально работа в норме.Обратите внимание на то, что часы не имеют ничего общего с радио или таймер. 🙂

Руководство по выбору часов на микросхемах

: типы, особенности, приложения

Часы

IC представляют собой полупроводниковые интегральные схемы (ИС), предназначенные для отсчета времени. Часы IC являются важными компонентами практически всех электронных компонентов. Они поддерживают синхронизацию и контроль времени в:

  • Телекоммуникационные приложения
  • Бытовая электроника
  • Беспроводные портативные устройства
  • Глобальные системы позиционирования (GPS)

Часы IC могут быть частью печатной платы (PCB), которая использует ряд этих компонентов.Часы IC также могут использоваться, когда входные опорные часы не работают должным образом. Интегральная схема продолжает поддерживать точные часы до тех пор, пока сбой опорных часов не стабилизируется.

Типы

Существует два типа тактовых импульсов на ИС: кремниевые устройства синхронизации и кварцевые генераторы.

  • Тактовые генераторы на основе кремния точно выравнивают опорный тактовый сигнал с сигналом распределения тактовой частоты.
  • Генераторы на кварцевом кристалле также используются в качестве синхронизирующих устройств в электронном оборудовании.

Часы на основе кремния на ИС и часы на кварцевом кристалле используются во многих приложениях. Сегодня все большее число производителей полупроводников работают над интеграцией функций устройства на одном кристалле, что будет способствовать разработке полностью цифровых микросхем тактовых импульсов. Также доступны полупроводниковые устройства синхронизации и тактовые импульсы на ИС с фазовой автоподстройкой частоты. Тактовые генераторы ИС, основанные на полупроводниках, включают драйверы тактовых импульсов и буферы контура фазовой автоподстройки частоты. Устройство синхронизации с фазовой автоподстройкой частоты (PLL) используется различными способами, в том числе для восстановления информации о синхронизации с дискового накопителя или для поддержания временных соотношений между элементами процессора, которые работают на более высоких скоростях, чем внешние сигналы.

Генератор тактовых сигналов Silicon Labs для утилиты ClockBuilder. Видео предоставлено: Silicon Labs / CC BY-SA 4.0

Приложения

Часы

IC являются важным электронным компонентом мобильных и портативных устройств, таких как MP3-плееры, цифровые камеры, видеокамеры, портативные игровые системы, мобильные телефоны, системы домашней безопасности и системы глобального позиционирования (GPS). В цифровых часах IC есть микросхемы, которые также используются в устройствах высокоскоростной передачи данных, таких как аудиомультиплексоры.Часы IC также могут использоваться в автомобильных или промышленных приложениях.

Технические характеристики

Часы

IC, предназначенные для продажи в Европе, должны соответствовать RoHS. Снижение содержания опасных веществ (RoHS) — это директива Европейского Союза (ЕС), которая требует от всех производителей электрического и электронного оборудования, продаваемого в

.

Европа, чтобы продемонстрировать, что их продукция содержит только минимальные уровни следующих опасных веществ:

  • Свинец
  • Меркурий
  • Кадмий
  • Хром шестивалентный
  • Полибромированный дифенил
  • Полибромированный дифениловый эфир

Стандарты

UL 826 — Часы электрические бытовые.

BS EN 60335-2-26 — Бытовые и аналогичные электрические приборы — безопасность — Часть 2-26: особые требования к часам.

Изображение кредита:

Высокоэффективный аналог Texas Instruments | Электронные компоненты с 1 источником


Что такое микросхемы часов реального времени? | Чип RTC

RTC — это электронное устройство, обычно интегральная схема (IC), которое отслеживает текущее время и поддерживает точное время в электронных системах.По сути, это похоже на часы, которые работают от батареи и поддерживают текущее время даже при отключении основного источника питания.

Один из лучших примеров его использования — материнская плата компьютера. Благодаря этому устройству RTC мы получаем правильное время на нашем компьютере / ноутбуке даже после его выключения и повторного включения. RTC присутствуют почти во всех информационно-развлекательных системах, автомобильных системах, домашних счетчиках, бытовой электронике и промышленных электронных устройствах, для которых требуются функции часов.Компании делают упор на миниатюризацию электронных устройств для различных приложений. Поэтому небольшие и компактные модули RTC находят широкое применение в широком спектре продукции. Эта тенденция имеет огромное значение для медицинских мониторов и портативных терминалов.

Для разработки устройств со сверхмалым энергопотреблением ведутся многочисленные исследования, чтобы полностью понять динамику размеров и требований к подключению в устройствах RTC. Такие устройства произвели революцию в сфере Интернета вещей (IoT) и носимых устройств.Например, недавно Seiko Epson Corporation выпустила два новых небольших модуля RTC (RX8111CE и RX4111CE) с низким потреблением тока. Микросхема RTC RV-8803-C7, разработанная Micro Crystal, представляет собой высокоточное устройство со сверхнизким энергопотреблением со встроенным кристаллом 32,768 кГц.

Чипы RTC нового поколения с функциями управления питанием и переключения питания также доступны на рынке. Микросхемы серии CBC921xx от Cymbet Corporation являются примером таких устройств RTC.

Автономные ИС RTC разработаны с возможностью резервного копирования путем анализа различных параметров, таких как минимальное и максимальное потребление тока в источниках питания.Например, M41T62 от STMicroelectronics — это автономный RTC с резервным питанием, который поддерживает время при напряжении питания до 1,0 В и может выдерживать напряжения до 4,5 В.

С развитием технологий производители постоянно внедряют новые функции, такие как встроенная память, временные метки и сторожевые таймеры. Микросхемы RTC DS3231M и DS3232M от Maxim Integrated Products обладают такими функциями. DS3231M имеет термокомпенсацию RTC с внутренним MEMS-резонатором, а DS3232M имеет дополнительную память в небольшом корпусе.Микросхема DS3231M RTC показана на рисунке.

Рис. 2: Чип RTC (Источник: mouser.com)

Ключевые игроки, работающие на мировом рынке микросхем RTC, включают Maxim Integrated Products, Inc, Seiko Epson Corp, STMicroelectronics, Microchip Technology Inc, NXP Semiconductors, Diodes Incorporated, Texas Instruments Incorporated. , Renesas Electronics, Ricoh Semiconductor, ROHM, Micro Crystal, Cymbet и Cypress Semiconductor Corporation

MM5314N Микросхема цифровых часов IC

Схема часов схемы и листы данных для тактовой микросхемы MM5314N доступны в Интернете при поиске в Google или Bing.

Часы MM5314N Чип использовался во многих классных конструкциях светодиодных часов с 1970-х по 1990-е годы!

The National Semiconductor MM5314N — хорошо известный Чип IC, изготовленный в 1970-х и 1980-е гг.Он снят с производства и очень редок, но у нас есть кое-что для продажи тем ищу этот классический чип часов. MM5314 — это очень легко реализовать как шестизначный светодиодный цифровой Часы.

Светодиодный шестизначный чип с часами, минутами, и секунды!

Мультиплексный семисегментный дисплей выходы

12- или 24-часовой форматы часов

50 или 60 Гц рабочий

Регуляторы быстрой и медленной установки времени с секундами Трюм

Лист данных доступен на DataSheetArchive.com — найдите «MM5314N» и обязательно прокрутите вниз, чтобы результаты!

MM5314N ЧИП ЧАСОВ $ 20,00
Это NOS (новые, старые акции).Мы тщательно тестируем каждую микросхему перед отгрузка.

СТРОИТЕЛЬСТВО ХОЛОДНЫЕ ШЕСТИЦИФРОВЫЕ ЦИФРОВЫЕ ЧАСЫ С СВЕТОДИОДНЫМИ ЧАСАМИ ЦИФРОВЫЕ ЧАСЫ CLASSIC MM5314 ЧИП!

Атомные часы со шкалой

(CSAC)

Обзор

Чтобы сделать заказ, посетите Microchip Direct.
Непревзойденное сочетание достижений — уменьшенный размер, вес и энергопотребление (SWaP) — обеспечивает точность и стабильность атомных часов для портативных приложений.
CSAC Microsemi SA.45s — это первые в мире коммерчески доступные атомные часы с масштабированием микросхем, обеспечивающие точность и стабильность технологии атомных часов, при этом достигая настоящего прорыва в уменьшении размера, веса и энергопотребления.

Новинка 2018 года : доступна версия, соответствующая требованиям RoHS, с более широкой температурой хранения.Подходит для приложений, требующих компонентов, не содержащих свинец.

Основные характеристики CSAC
  • <120 мВт потребляемая мощность
  • <17 см 3 объем
  • 35 г вес
  • ± 5.0E-11 точность при отгрузке
  • <1E -11 @ 1000s Кратковременная стабильность (отклонение Аллана)
  • <9E -10 / мес Скорость старения (типичная)
  • -10 o C до +70 o C Рабочая температура
  • прямоугольная волна 10 МГц и 1PPS, оба в CMOS от 0 В до 3.Формат 3В.
  • Вход 1PPS для синхронизации
  • Интерфейс RS-232 для контроля и управления
  • Чип-шкала Атомные часы Видео
  • Доступна космическая версия (090-02984-007)
  • Также доступна бессвинцовая (соответствует требованиям RoHS) версия (090-03240-001 и -003)
Новый класс приложений
Имея на два порядка большей точности, чем кварцевые генераторы с термостатом (OCXO), и на четыре порядка большей точности, чем терморегулируемые генераторы (TCXO), непревзойденная портативность CSAC открывает двери для новых классов приложений, таких как :
Комплект разработчика CSAC (990-00123-000)
  • HW-платформа для оценки CSAC
  • Встроенная розетка для CSAC
  • HW в комплекте для установки оценочной платы
  • Блок питания с розеткой
  • Кабель RS-232 для подключения ПК к оценочной плате

Ресурсы

Паспорта

  • Описание номеров деталей см. В техническом паспорте продукта

Лист данных

Руководства пользователя

FAQ

Официальные документы
Программное обеспечение
Демонстрация CSAC Программное обеспечение Microsemi «CSACdemo» (номер по каталогу 084-00365-000) предоставляет удобный графический пользовательский интерфейс для мониторинга и управления SA.45-е годы CSAC. «CSACdemo» также используется для сбора и архивирования данных монитора из CSAC. Его можно установить и запустить на любом ПК под управлением Microsoft Windows XP или Windows 7 и имеющим хотя бы один доступный порт RS232 (COM). Примечание. Несколько CSAC можно контролировать с одного ПК при наличии дополнительных COM-портов.

Приложения

Рекомендуемые приложения для атомных часов на уровне микросхем (CSAC)

Параметрический поиск

  • «Предыдущая
  • {{n + 1}}
  • Следующий »
  • Показано 2550100 на страницу
Детали Статус детали упаковка Тип Перевозчик пакетов {{attribute.имя | noComma}} ({{attribute.type}})

В этой категории нет параметрических данных! попробуйте другие категории

часов с чип-шкалой | NIST

Технология

Компактная испарительная ячейка оптических часов NIST рядом с кофейным зерном.

Кредит: Хаммон / NIST

В 2004 году ученые NIST создали первые атомные часы в масштабе чипа.Основные компоненты были размером с рисовое зерно. Устройство работало на частотах гигагерца, и технология была быстро коммерциализирована.

С тех пор исследователи NIST сосредоточились на улучшении его конструкции. Последняя потенциально производимая версия примерно в сто раз стабильнее и точнее оригинала. Его паровая камера меньше ластика карандаша. Он работает на оптических частотах в несколько сотен терагерц, поэтому способен более точно измерять время.В случае коммерциализации его можно было бы развернуть для обеспечения очень стабильного и точного хронометража с низким энергопотреблением и низкой стоимостью.

Новейшая конструкция часов в масштабе микросхемы основана на атомах рубидия, заключенных в крошечный стеклянный контейнер на микросхеме. Две частотные гребенки на микросхемах действуют как шестерни, связывая высокочастотные оптические сигналы устройства с более низкими, широко используемыми микроволновыми частотами, которые могут использоваться в приложениях. Основное ядро ​​новых часов на основе микросхем потребляет очень мало энергии (всего 275 милливатт) и, с учетом дополнительных технологических достижений, потенциально может быть сделано достаточно маленьким, чтобы его можно было переносить в портативном режиме.

В конечном итоге атомные часы следующего поколения в масштабе микросхемы будут спроектированы так, чтобы соответствовать миниатюрным инструментальным платформам NIST, которые сейчас находятся в разработке. Платформы должны будут поддерживать и интегрировать функции атомных часов с размерами в микрометрах.

Преимущества перед существующими методами

Новые конструкции в масштабе микросхемы открывают мир новых приложений просто благодаря своей портативности. Большинство атомных часов, от высокоточных часов на оптической решетке до новых квантовых логических часов, являются большими лабораторными устройствами.То же самое верно и для национальных стандартных атомных «фонтанных» часов NIST, которые определяют официальное время в США. Хотя они обеспечивают высочайший уровень точности хронометража, они большие, дорогие и не подходят для использования в полевых условиях или на заводе.

Приложения

Компактные двухфотонные часы с паровой ячейкой

NIST могут использоваться в качестве улучшенного портативного стандарта синхронизации для различных видов технологий, в том числе в качестве резервной копии спутниковой системы GPS.

Широкое использование атомных часов следующего поколения в масштабе микросхем может обеспечить еще более точный эталон для калибровки сигналов синхронизации GPS, которые необходимы для множества систем, которые должны быть точно синхронизированы, таких как связь по мобильным телефонам, национальная электрическая сеть, авианавигация и многочисленные оборонные приложения.

Дополнительные текущие и ожидаемые практические приложения включают легко развертываемые квантово-точные временные стандарты для промышленности и обороны, подводное сейсмическое зондирование для разведки нефти и полезных ископаемых и безопасную беспроводную связь.

Чем больше ученые NIST могут уменьшить размер и повысить точность атомных часов, тем больше они будут использоваться, тем больше мест они могут перемещать и тем меньше энергии им потребуется. Эффективная работа особенно важна для мобильных операций, которые работают от батареи.

Основные документы

Z.L. Ньюман, В. Морис, Т. Дрейк, Дж. Р. Стоун, Т. Брилес, Д.Т. Спенсер, К. Фредрик, К. Ли, Д. Вестли, Б. Илич, Б. Шен, М.-Г. Сух, К. Ян, К. Джонсон, D.M.S. Джонсон, Л. Холлберг, К.Дж. Вахала, К. Шринивасан, С.А. Диддамс, Дж. Китчинг, С.Б. Папп и М. Хаммон. Архитектура фотонной интеграции оптических атомных часов. Optica. 20 мая 2019 г. DOI: 10.1364 / OPTICA.6.000680

Ключевые патенты

Дж.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *