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时间:2020-03-21
《基于I2C总线的数字温度补偿实时时钟芯片设计.pdf》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、田晓红基于12C总线的数字温度补偿实时时钟芯片设计摘要本课题研究设计的目的是设计一款用于工业控制、消费电子等领域的高精度多功能的实时时钟芯片。本文研究了晶体的压电性质、温频特性、稳频特性,并根据其温频特性,提出了针对实时时钟芯片的温度补偿方案,改变晶振负载电容实现对晶体频率随温度漂移的补偿,推导出晶振负载电容的计算公式。方案中采用温度传感器自动探测环境温度的变化,经过A/D转换器将温度模拟信号转换为数字信号,从而查询存储器,得出当前温度下频率补偿的负载电容值,最终完成晶振频率的自动补偿。实时时钟晶
2、振源生成了标准的32.768kHz的晶振时钟,在一40。CN+85。C宽温度范围内,时钟精度达到T+5ppm,即相当于一天误差O.432s。芯片采用12C总线接口实现与外部MCU通信。12C总线接口是Philips公司提出的一种串行总线接口,具有广泛的应用和市场份额,其中在消费类电子、通信和工业电子等领域有更广泛的应用。12C总线采用二线制,节约了硬件资源。此次设计的12C总线接口模块支持快速传输模式400kbps。实时时钟不仅具有年、月、日、星期、分、秒的计时功能,还具有闰年自动调整功能,可以计
3、时直到2099年;具有两种小时选择制度,即12/24时制,适合不同的场合需要;芯片内置两个中断定时器,可以完成分、小时、天/星期不同组合的中断功能;具有可编程方波输出功能,即1Hz、4.096kHz、8.192kHz、32.768kHz。本文设计的芯片是一款高精度、多功能的实时时钟芯片,通过二线制的12C总线接口实现与外界的通信。芯片采用0.18¨mCMOS一层硅四层金属工艺,目前芯片已流片成功,经测试,功能完全正确。关键字:实时时钟温度补偿12C扬州大学硕士学位论文AbstractThepurp
4、oseofthispaperistoresearchanddesignamulti—functionrealtimeclock(RTC),whichiSwidelyusedinindustrialcontrolandconsumerelectronics.Thepaperstudiesthepiezoelectricpropertiesthetemperature一仔equencyandFrequencyStabilizationcharacteristicofthecrystal,givesam
5、ethodofRTCtemperaturecompensation,bychangingtheloadcapacitanceofthecrystaloscillator,andshowsaformulatocalculatethevalueoftheloadcapacitance,whichisbasedonthetemperature—frequencycharacteristicofthecrystal.Thetemperaturecompensationmethodmayautomatica
6、llycheckthetemperaturebytemperaturesensor,andchangeanalogtemperaturesignaltodigitalsignalbyA/DconverteLthenlookupthestoragetogettheloadcapcompensationvalueatthecurrenttemperature,finallyfinishthecompensationforthecrystaloscillator.Thefrequencygenerate
7、dbycrystaloscillatoris32.768kHz,whichismoreprecise.Attherangeof一40。Cto+85。C,theaccuracyofRTCis士5ppm,astheprecisionerroris0.432sintheday.ThechipcommunicateswiththeexternalMCUby12Cbus.12CbusdevelopedbyPhilipsisaserialbusinterface,holdsthebiggestmarketsh
8、are,andiswidelyusedinmanyareas,especiallyintheconsumerelectronics,telecommunicationsandindustrialelectronics.12Cbusis2-wirebus,whichsaveshardwaresource.RTCsupports12C.bus’Sfastspeedmode400kbps.RTCincludesseconds,minutes,hours,dateofthemonth,da
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