实时时钟的电路设计

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1、实时时钟的电路设计.freeliconductor提供的多种类型的RTC芯片，用户在设计中可方便地针对具体应用来选择相应的芯片。文中讨论了一些与实时时钟晶振选择以及电路设计相关的问题。关键词：实时时钟RTC晶振1RTC结构特点实时时钟的基本功能是保持跟踪时间和日期等，但许多RTC还提供有多种附加功能，如：看门狗定时器、系统复位、非易失存储器（NVRAM）、序列号、方波输出、涓流充电等。因此，在进行电路设计时，选择RTC芯片出了需要考虑其时间和日期跟踪功能外，通常还需要针对具体应用来对RTC的功能、成本、尺寸等要求进行综

2、合考虑。1.1接口方式从接口要求入手选择RTC可以大大缩小芯片的选择范围。RTC芯片提供有多种接口方式.freel实时时钟还将时钟数据隐含在备用电池支持的RAM内，以便利用64位软件协议来访问时钟数据。一般情况下，串行接口时钟芯片都具有外形尺寸较小、成本低廉等优势，但这类芯片的通信速率一般较低，因而比较适合便携式产品。这类芯片通常包括1-模块利用时钟来控制IC和SRAM，出厂时，振荡器处于禁止状态、SRAM与电池断开，只有模块在主电源供电并第一次与时钟电路断开时，电池才与SRAM接通。这一功能常被称作电池保鲜。Dall

3、asSemiconductor的绝大多数RTC都提供有一个电池输入引脚和一个内部反向充电保护电路。由于Li+电池的额定温度是-40℃～+85℃，因此，使用时应确保环境温度不要超出+85℃。1.3时钟格式在电路设计中使用的时钟格式主要有三种：BCD码、二进制码、未格式化的二进制计数值。其中BCD码比较通用，因为它的时间和日期可以直接显示，且不需要进行数据转换，每8位寄存器表示一个二位数，对于某些特殊的时间和日期，由于不占用全部8位数据，因此，不用位可以充当一些特殊功能（如用作读/写位），也可以在硬件读取时时终保持固定状态

4、（1或0）。二进制码格式与BCD码一样具有独立的秒、分钟、小时、星期、日、月、年寄存器，在一些提供BCD码格式的RTC中，常常也提供可选择的二进制码格式。时间和日期寄存器每秒钟更新一次，日期循环与月、年有关。星期寄存器与其它寄存器的变化关系不大，在子夜更新数据，数据从7至1循环变化，程序中可以用1表示任何一个特定的星期数，只要在整个程序中指定数值保持一致即可。在12小时制与24小时制或BCD码与二进制码之间进行转换时，时间、日期、闹钟寄存器需要重新进行初始化。二进制计数码用一个多字节（一般为32位）寄存器来存储时间信息

5、，时间信息用一个秒计数值表示，并可通过软件将秒计数值转换为合理的时间和日期。另外，在选择RTC时，还需要考虑千年（Y2K）兼容性问题，Y2K兼容的RTC包含有世纪信息（提供世纪数值或世纪位），并可正确地计算润年，DallasSemiconductor提供的RTC均兼容于Y2K，而且不存在日期敏感的逻辑。2设计考虑2.1晶振与精度晶体振荡器在固定频率振荡器中能够提供较高的精度，绝大多数RTC采用32.768kHz的晶体，晶体振荡器输出经过分频后会产生1Hz的基准来刷新时间和日期。RTC的精度主要取决于晶振的精度，温度变化

6、时，音叉晶振所具有的抛物线型的频率响应特性曲线如图1所示，23ppm的温漂大约每月产生1分钟的时钟误差。晶振一般在特定的电容负载下，其调谐振荡在正确的频点，而当晶振调谐于12.5pF负载的RTC电路中时，使用6pF负载的晶振将会使时钟变快。DallasSemiconductor提供的所有RTC均采用内部偏置网络，因而晶振可直接连接到RTC的X1、X2引脚，而不需要额外的元件。由于RTC的晶振输入电路具有很高的输入阻抗（大约109Ω），因此，它与晶振的连线犹如一个天线，很容易耦合系统其余电路的高频干扰。而干扰信号被耦合到

7、晶振引脚将导致时钟数的增加或减少。考虑到线路板上大多数信号的频率高于32.768kHz，所以，通常会产生额外的时钟脉冲计数。因此，晶振应尽可能靠近X1、X2引脚安装，同时晶振、X1/X2引脚的下方最好布成地平面。图2是一个推荐的晶振布线图，其数字信号引脚需远离晶振和振荡器引脚，对于那些会产生明显的射频辐射的元件，设计时应加以屏蔽，并使其远离晶振，特点是低功耗晶振，它对邻近的射频干扰非常敏感，往往会导致时钟加快。另外，由于振荡器启动时间、晶振的性能以及线路板的布局有关。实际上，较大的等效串联电阻（ESR）和过大的电容负载

8、都会延长振荡器的启动时间，而且，ESR较大时，还会造成较大的功率损耗。因此，设计时应按照对晶振特片参数的要求来选择晶振，同时应提供合理的线路板布局以便使启动时间能够控制在1秒钟以内。2.2功耗问题许多实时时钟都采用电池供电，典型应用是利用一块小的锂电池在主电源掉电时直接驱动振荡器和时钟电路。为有效延长电池的使用寿命，振荡器必需消耗