DS3231結構與功能原理
DS3231內置晶振且有內部溫度補償，誤差可做到1分鐘每年。
一、DS3231概述
DS3231是一款高精度I2C實時時鐘器件，具有集成的溫度補償晶體振蕩器。該器件包含電池輸入端，斷開主電源時仍可保持精確計時。集成的晶體振蕩器可提高器件的長期精確度。DS3231的寄存器能保存秒、分、時、星期、日期、月、年和鬧鐘設置等信息。少于31天的月份，可自動調整月末日期，包括閏年補償。時鐘的工作格式為24小時或帶AM／PM指示的12小時格式。DS3231提供兩個可編程日歷鬧鐘和一路可編程方波輸出。DS3231與單片機通過I2C雙向串行總線傳輸?shù)刂放c數(shù)據(jù)。
二、引腳介紹
VCC為電源引腳；
INT/SQW為低電平有效中斷或方波輸出：是低電平有效復位引腳；
N.C.表示無連接，外部必須接地；
GND為地；
VBAT為備用電源輸入；
SDA為串行數(shù)據(jù)輸入輸出；
SCL為串行時鐘輸入。
三、內部結構與功能原理
32 kHz的TCXO
TCXO包括溫度傳感器、振蕩器和控制邏輯。控制器讀取片上溫度傳感器輸出，使用查表法確定所需的電容，加上AGE寄存器的老化修正。然后設置電容選擇寄存器。僅在溫度變化或者用戶啟動的溫度轉換完成時，才加載包括AGE寄存器變化的新值。VCC初次上電時就會讀取溫度值，然后每隔64 s讀取一次。
DS3231的電源控制
電源控制功能由溫度補償電壓基準(VPF)和監(jiān)視VCC電平的比較器電路提供。當VCC高于VPF時，DS3231由VCC供電，當VCC低于VPF但高于VBAT時，DS3231由VCC供電；當VCC低于VPF并低于VBAT時，DS3231由VBAT供電。為保護電池，VBAT首次加到器件時振蕩器并不啟動，除非加載VCC，或者向器件寫入一個有效的I2C地址。典型的振蕩器啟動時間在1 s以內。在VCC加電后或者有效的I2C地址寫入后大約2 s，器件會測量一次溫度，并使用計算的修正值校準振蕩器。一旦振蕩器運行，只要電源(VCC或者VBAT)有效就會一直保持工作狀態(tài)。器件每隔64 s進行一次溫度測量并校準振蕩器頻率。
DS3231的時鐘和日歷RTC
可以通過讀取適當?shù)募拇嫫髯止?jié)獲得時鐘和日歷信息。通過寫入適當?shù)募拇嫫髯止?jié)設定或者初始化時鐘和日歷數(shù)據(jù)。時鐘和日歷寄存器的內容采用二-十進制編碼(BCD)格式。DS3231運行于12小時或者24小時模式。小時寄存器的第6位定義為12或24小時模式選擇位。該位為高時，選擇12小時模式。在12小時模式下，第5位為AM／PM指示位，邏輯高時為PM。
DS3231的復位按鈕
DS3231具有連接至RST輸出引腳的按鈕開關功能。若DS3231不在復位周期，會持續(xù)監(jiān)視RST信號的下降沿。如果檢測到一個邊沿轉換，DS3231通過拉低RST完成開關去抖。內部定時器定時結束后，DS3231繼續(xù)監(jiān)視RST信號。如果信號依舊保持低電平，DS3231持續(xù)監(jiān)視信號線以檢測上升沿。一旦檢測到按鈕釋放，DS3231強制RST為低電平并保持tRST。RST還可用于指示電源故障報警情況。當VCC低于VPF時，產(chǎn)生內部電源故障報警信號，并強制拉低RST引腳。當VCC返回至超過VPF電平時。RST保持低電平大約250 ms(tREC)，使供電電源達到穩(wěn)定。如果在VCC加載時，振蕩器不工作，將跳過tREC，RST立刻變?yōu)楦唠娖健?/p>
DS3231的鬧鐘和報警功能
DS3231包含2個定時／日期鬧鐘。鬧鐘1可通過寫入寄存器07h～0Ah設定。鬧鐘2可通過寫入寄存器0Bh～0Dh設定。可對鬧鐘進行編程(通過控制寄存器的鬧鐘使能位和INTCN位)，從而在鬧鐘匹配條件下觸發(fā)INT／SQW輸出。每個定時／日期鬧鐘寄存器的第7位是屏蔽位。當每個鬧鐘的屏蔽位均為邏輯0時，只有當計時寄存器中的值與存儲于定時／日期鬧鐘寄存器中的對應值相匹配時才會告警。鬧鐘也可以編程為每秒、分、時、星期或日期重復告警。當RTC寄存器值與鬧鐘寄存器的設定值相匹配時，相應的鬧鐘標志位A1F或A2F置為邏輯1。如果對應的鬧鐘中斷使能位A1IE或A2IE也置為邏輯1，并且INTCN位置為邏輯1，鬧鐘條件將會觸發(fā)INT／SQW信號。RTC在時間和日期寄存器每秒更新時都會檢測匹配情況。
DS3231的控制寄存器及其功能
BIT7位：使能振蕩器(EOEC)。設定為邏輯0時，啟動振蕩器。如果設定為邏輯1，在DS3231電源切換至VBAT時，振蕩器停止。初次上電時該位清零 (邏輯0) 。當DS3231由VCC供電時，振蕩器與EOSC位的狀態(tài)無關，始終保持工作狀態(tài)。
BIT6位：電池備份的方波使能(BBSOW)。當設定為邏輯1并且DS3231由VBAT引腳供電時，在沒有加載VCC的情況下，該位使能方波輸出。當BB-SQW設定為邏輯0時，若VCC降至低于電源故障門限值，則INT／SQW引腳變?yōu)楦咦杩埂３醮紊想姇r，該位清零(邏輯0)。
BIT5位：轉換溫度(CONV)。該位置為1時，強制溫度傳感器將溫度轉換成數(shù)字，并執(zhí)行TCXO算法更新振蕩器的電容陣列。只在空閑期間有效。狀態(tài)位BSY=1時，禁止設定轉換溫度位。用戶在強制控制器開始新的TCXO操作之前。應檢查狀態(tài)位BSY。用戶啟動的溫度轉換不影響內部64 s更新周期。用戶啟動的溫度轉換在大約2 ms內不會影響B(tài)SY位。CONV位從寫入開始直到轉換完成一直保持為1，轉換完后，CONV和BSY均變?yōu)?。在監(jiān)視用戶啟動轉換狀態(tài)時，應使用CONV位。
BIT4和BIT3位：頻率選擇(RS2和RS1)，初次上電時，BIT4和BIT3設置為邏輯1。方波使能時用于控制方波輸出的頻率。RS1、RS2的邏輯值與方波輸出頻率的關系如表所列。
BIT2位：中斷控制(INTCN)。該位控制INT／SQW信號。INTCN置為0時，INT／SQW引腳輸出方波；INTCN置為1時，若計時寄存器與任一個鬧鐘寄存器相匹配，則會觸發(fā)INT／SQW信號(如果也使能鬧鐘的話)。匹配時相應的鬧鐘標志總是置位，而與INTCN位的狀態(tài)無關。初次上電時，INTCN位置為邏輯1。
BIT1位：鬧鐘2中斷使能(A2IE)。該位置為邏輯1時，允許狀態(tài)寄存器中的鬧鐘2標志位(A2F)觸發(fā)INT／SQW信號(當INTCN=1時)。當A2IE位置為0或者INTCN置為0時，A2F位不啟動中斷信號。初次上電時，A2IE位清零(邏輯0)。
BIT0位：鬧鐘1中斷使能(A1IE)。該位置為邏輯1時，允許狀態(tài)寄存器中的鬧鐘1標志位(A1F)觸發(fā)INT／SQW信號(當INTCN=1時)。當A1IE位置為0或者INTCN置為0時，A1F位不啟動INT／SQW信號。初次上電時，A1IE位清零(邏輯0)。
