高精度芯片应用管理论文.doc

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1、高精度芯片应用管理论文摘要：介绍高精度的实时时间芯片X1288的主要特点、工作原理及实际应用。给出具体的内部框图、计时精度调节原理、高精度定时的PCB设计和读写操作的基本程序。关键词：RTCX1288高精度精度调节引言X1288是Xicor公司最新推出的高精度多功能时间芯片。除了提供高精度的时间外，还提供了片内的32K×8位的EEPROM、看门狗、2个警告和备和电源的自动切换、频率输出等大量实用的功能。由于它使用的外部晶振可以选用低价格的32.768kHz晶体振荡器，所以芯片的价格便宜。它提供的时间分辨率为1/100s，以及小于5×10-6的年变化率，使得它

2、得以在手机、POS设备、智能仪表、控制装置及其它电子领域中得以广泛的应用，而且还可以作为低精度仪表的时间校准。1X1288简介X1288的引脚如图1所示。X1288共有两种封装形式：一种是16引脚的SOIC封装（表面帧式），另一种为14引脚的TSSOP封装（双列直插式）。图1X1，X2：外接32.768kHz晶振的引脚。RESET：复位信号输出，作为看门狗时使用。Vss：数字地。SDA：用于串行传输数据的输入与输出双向引脚。引脚为开漏输出，因此需要接上拉电阻，线上的传输速度最高达400kHz。SCL：串行时钟输入脚。PHZ/IRQ：多功能复用引脚。功能1——

3、可编程的频率输出。可以输出32.768kHz、100Hz、1Hz或不激活四种状态。5学海无涯功能2——中断输出。提醒上位机一个定时警告已产生，低电平表示激活。VBACK：后备支撑电源引脚输入端。Vcc：主电源。NC：无内部连接。2X1288的内部框图及其工作原理X1288内部由振荡电路、分频电路、计时单元、晶振补偿单元、时间保存寄存器、警告寄存器、256KbEEPROM、状态寄存器、控制寄存器、串行接口译码器、控制译码单元、看门狗定时器、低电平复位电路等组成。内部框图如图2所示。图2由于上位机是通过控制X1288的各寄存器对芯片进行操作的。因此，主要介绍内部

4、寄存器及实现高精度定时的调节原理。X1288内部共有可用的寄存器64个，其中0x00～0x37和0x3f已经使用。分别为状态寄存器、时间寄存器、控制寄存器、报警寄存器0、报警寄存器1。2.1主要寄存器介绍状态寄存器（SR）是易失性的，其地址是03H，命令格式如下：位7位6位5位4位3位2位1位0缺省值BATAL1AL000RWELWELRTCF01hBAT：后备电源标志。BAT为“1”，表明器件在使用后备电源。AL1、AL0：报警选择位。X1288中有两个报警寄存器。若其中的某一报警时间与实时时钟相同时，相应的AL1和AL0位将变为“1”；当读取SR的值后，

5、该位又变为“0”。RWEL：时钟/控制寄存器写入控制位。对控制寄存器进行写操作时，必须先使该位为“1”。WEL：控制寄存器和内部的EEPROM的写入控制位。在对它们进行写操作时，必须先使该位为“1”。但是要对它进行写，先要写RWE1位为“1”，即先写“02H”到状态寄存器，再写“06H”到状态寄存器才可以。5学海无涯RTCF：掉电标志位。当全部电源包括Vcc和VBACK失效后，该闰变为“1”；而在系统再次上电后，如果要对RTC进行第一次有效写操作，则应首先使该位为“0”。2.2计时精度调节原理为了实现高精度的定时，X1288主要通过芯片内部的晶振补偿单元的数

6、字微调寄存器和模拟微调寄存器来实现。这两个寄存器为非易失性的，掉电之后数据也不会丢失。数字微调寄存器（DTR）应用3位DTR2、DTR1、DTR0来调节每秒的计算次数和平均错误，获得更好的精度。其中DTR2为符号位：DTR2=0，频率补偿为正；DTR2=1，频率补偿为负。DTR1、DTR0是数值位，DTR1提供10×10-6的调整范围。DTR0提供20×10-6的调节范围。三个位组合起来提供-30×10-6～+30×10-6的调节。模拟微调寄存器（ATR）共有ATR5～ATR0的6个模拟微调位，用于调节芯片内加载电容的大小。加载电容的大小为3.25pF～18

7、.75pF。内部电容大小的计算公式如下：CATR=（ATRvalue×0.25pF）+11.0pF典型可调节的晶振频率范围上下偏差为+116×10-6～-37×10-6。两个微调寄存器相结合，最大可调节+146×10-6，实现高精度的定时微调。图33应用3．1X1288与CPU连接的原理图X1288与89C92的连接比较简单，如图3所示。有点要注意的是，在SCL、SDA和RESET引脚要接上拉电阻。3．2为实现高精度定时的PCB设计由于X1288的晶振输入引脚X1的输入阻抗非常高，会从电路板上的其它电路中拾取高频信号；同时，输入引脚X2接晶振的另外一个引脚，

8、它也是一个敏感节点。另外，高频的噪声信号能够从两个节