X1203實時時鐘芯片的原理與應用

1 概述

X1203集成電路是一個帶時鐘/日歷和兩個鬧鐘（報警）的實時時鐘芯片。它內含雙端口時鐘和報警器寄存器，這使其即使在讀、寫操作期間也能精確工作。

該時鐘/日歷芯片提供了可通過一組寄存器進行控制和讀出的功能。時鐘使用低成本的32.768kHz晶振輸入，能以秒、分、時、日、星期、月和年來單位跟蹤時間。X1203具有閏年校正功能，并能對小于31開的月份自動進行調整。

X1203提供了一個VBACK備用電源輸入引腳，利用該引腳能使器件用不可充電的電源作備用電源。其電壓為2.5～6V。X1203芯睡具有如下特點：

●具有安秒、10秒、分、10分、時、日、月或星期設置的中斷輸出。

●有供時基產生的重復報警；

●帶有可與I2C互操作的2線接口，并具有400kHz數據傳送速率；

●具有內部切換電路的輔助電源輸入端；

●采用低功耗CMOS工藝制造，工作電流小于1μA，即使在編程期間，工作電源也不超過3mA，而在讀數據期間，其工作電流小于400μA。

●具有5ms的典型非易失性寫周期；

●高可靠性，具有10萬次壽命周期，存儲數據可保存100年。

X1203具有8腳SOIC8腳TSSOP兩種封裝形式，其引腳排列如圖1所示。圖2所示為其內部功能框圖。

2 引腳說明

X1203有8個引腳，各引腳的功能如下：

SCL輸入端的作用是使所有數據隨時間同步輸入器件并從器件輸出。此引腳上的輸入緩沖器總是激活的（不選通）。

SDA為雙向引腳，用于把數據送入器件和從器件送出數據。它具有漏極開路輸出，可以與其他漏極開路或集電極路輸出端進行線“或”。輸入緩沖器總是激活的（不選通）。

漏極開路輸出要求使用上拉電阻。輸出電路使用斜率控制下拉（slope controlled pull down），以控制輸出信號的下降時間。X1203適用于400Hz的2線（2 wire）接口速度。

VBACK腳為備用電源輸入引腳，通過此腳可向器件提供備用電源電壓。在Vcc電源出現(xiàn)故障時，由VBACK向器件供電。

IRQ為中斷信號輸出端。信號從此端口輸出并通知主處理器，以發(fā)出報警并請求動作。該端為漏極開路的低電平有效輸出端。

X1和X2腳分別是反相放大器的輸入和輸出端。此放大器可在X1端接收外部32.768kHz的方波基準或被配置成片內振蕩器，片內振蕩器使用32.768kHz的石英晶體，器件能電后（當Vcc和VBACK都發(fā)生故障時）的起始時間是2000年元月1日星期六12：00a.m。直到至少有一個字節(jié)寫入RTC寄存器時，時鐘才開始計數。推薦使用的晶體是SeikoVT-200或EpsonC-00R RX。該晶體用于為時鐘/振蕩器提供時基，使用外部時基時，內部時鐘可由X1腳的外部信號驅動，同時保持X2腳不連接。

雖然實時時鐘不象其他時鐘對電路板布局要求那樣高，但仍要注意外部元件的布局。因為X1輸入端的內部門限電平比較窄，因而存在于X1腳上的噪聲會引起振蕩。這些振蕩將被認為是附加時鐘，而使RTC的走時加快。設計時可在IRQ與Vcc之間接一個4.3kΩ的上拉電阻，并在Vss與Vcc間接一0.1μF的旁路電容。

Vcc和Vss腳分別為芯片的正、負電源輸入端。其電源電壓應選擇在2.5V～6V之間。

X1203芯片的電源控制電路接受Vcc和VBACK輸入。當Vcc超過VBACK時，它將自動切換到Vcc。X1203芯片的電源電路如圖3所示。

3 應用

3.1 數據的定時記錄

利用X1203中斷（IRQ）信號可以“喚醒”一個睡眠系統(tǒng)，所以X1203芯片在這種情況下特別有用。如需一個便攜式數據記錄儀每小時收集一次數據。則可在該系統(tǒng)空閑時使其處于低功耗的“睡眠”方式，而在需要收集數據時讓X1203發(fā)出報警信號將系統(tǒng)“喚醒”以收集數據。在數據收集完成時，再利用軟件將系統(tǒng)置于睡眠方式，直到下一次報警中斷。

3.2 記錄事件發(fā)生的時間

在數據收集終端或靈通卡閱讀器等便攜式系統(tǒng)中，往往需要跟蹤某種任務的發(fā)生。利用X1203可以記錄事件發(fā)生的時間記錄。在任務完成后，大部分便攜式系統(tǒng)又返回到等待狀態(tài)以節(jié)省電源。另外，還可設置X1203的雙報警，以便在某一時間間隔內喚配系統(tǒng)去完成其他任務。

3.3 時間標記

在局域網（LAN）、傳真機（FAX）和路由器（router）長途通信系統(tǒng)中，記錄時間和保證安全是很重要的。如在傳真機中使用一個實時時鐘來標記文件送出和接收的時間。以記錄用戶校驗文件發(fā)送所需的時間等。另外，將RTC與EEPROM組合在一起還可以保存重要的系統(tǒng)數據（如復制數目、最后服務的日期、制造信息）和用戶信息。

3.4 同步系統(tǒng)

通過使用X1203的長時間間隔中斷，可以向一個復雜的系統(tǒng)提供一個維持系統(tǒng)同步的同機制。當這些中斷發(fā)生在已知的時間間隔時，利用X1203可以“喚醒”遠處的或被隔離的系統(tǒng)元件，以便所有的系統(tǒng)元件一起工作。

X1203還提供了一個低電壓檢測電路，以監(jiān)視突然的電源失效，避免系統(tǒng)處理器閉鎖和丟失系統(tǒng)通信或同步信號，從而使系統(tǒng)的工作更加可靠。

RTC還可以把服務或保證期內的中斷信息告訴用戶，并可用在其他設備或事件中。例如汽車中油料的變化或發(fā)動機的轉動、測試設備的校準、工業(yè)設備中傳感器的替換以及其他類似的應用等。