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基于DS3231时钟模块的stm32 程序,源码

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610u|  楼主 | 2023-12-23 15:29 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
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一、模块简介
DS3231是一款高精度I2C实时时钟器件,具有集成的温度补偿晶体振荡器。该器件包含电池输入端,断开主电源时仍可保持精确计时。集成的晶体振荡器可提高器件的长期精确度。DS3231的寄存器能保存秒、分、时、星期、日期、月、年和闹钟设置等信息。少于31天的月份,可自动调整月末日期,包括闰年补偿。时钟的工作格式为24小时或带AM/PM指示的12小时格式。DS3231提供两个可编程日历闹钟和一路可编程方波输出。DS3231与单片机通过I2C双向串行总线传输地址与数据。

DS3231时钟芯片结构原理
DS3231是一款高精度I2C实时时钟(RTC)器件,具有集成的温度补偿晶体振荡器(TCXO)。该器件包含电池输入端,断开主电源时仍可保持精确计时。集成的晶体振荡器可提高器件的长期精确度。DS3231的寄存器能保存秒、分、时、星期、日期、月、年和闹钟设置等信息。少于31天的月份,可自动调整月末日期,包括闰年补偿。时钟的工作格式为24小时或带AM/PM指示的12小时格式。DS3231提供两个可编程日历闹钟和一路可编程方波输出。DS3231与单片机通过I2C双向串行总线传输地址与数据。

引脚图






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沙发
610u|  楼主 | 2023-12-23 15:29 | 只看该作者
VCC为电源引脚;

INT/SQW为低电平有效中断或方波输出:是低电平有效复位引脚;

N.C.表示无连接,外部必须接地;

GND为地;

VBAT为备用电源输入;

SDA为串行数据输入输出;

SCL为串行时钟输入。

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板凳
610u|  楼主 | 2023-12-23 15:29 | 只看该作者
内部结构图

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地板
610u|  楼主 | 2023-12-23 15:30 | 只看该作者
DS3231典型应用电路
下图为DS3231典型应用电路,图中可看出,DS3231几乎不需要外部元件。

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610u|  楼主 | 2023-12-23 15:31 | 只看该作者
DS3231时钟芯片结构
如下图1所示,DS3231的主要组成部分有8个模块,划分为4个功能组:TCXO、电源控制、按钮复位和RTC。

1. 32 kHz的TCXO

TCXO包括温度传感器、振荡器和控制逻辑。控制器读取片上温度传感器输出,使用查表法确定所需的电容,加上AGE寄存器的老化修正。然后设置电容选择寄存器。仅在温度变化或者用户启动的温度转换完成时,才加载包括AGE寄存器变化的新值。VCC初次上电时就会读取温度值,然后每隔64 s读取一次。

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610u|  楼主 | 2023-12-23 15:31 | 只看该作者
2. DS3231的内部寄存器及功能

DS3231寄存器地址为00h~12h,分别用于存放秒、分、时、星期、日期及闹钟设置信息。在多字节访问期间,如果地址达到RAM空间的结尾12h处,将发生卷绕,此时定位到开始位置即00h单元。DS3231的时间和日历信息通过读取相应的寄存器来设置和初始化。用户辅助缓冲区用于防止内部寄存器更新时可能出现的错误。读取时间和日历寄存器时,用户缓冲区在任何START条件下或者寄存器指针返回到零时与内部寄存器同步。时间信息从这些辅助寄存器读取,此时时钟继续保持运行状态。这样在读操作期间发生主寄存器更新时可以避免重新读取寄存器。以控制寄存器(地址为0EH)为例,可以控制实时时钟、闹钟和方波输出。其各bit定义如下表。

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610u|  楼主 | 2023-12-23 15:31 | 只看该作者

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610u|  楼主 | 2023-12-23 15:31 | 只看该作者
BIT7位:使能振荡器(EOEC)。设定为逻辑0时,启动振荡器。如果设定为逻辑1,在DS3231电源切换至VBAT时,振荡器停止。初次上电时该位清零 (逻辑0) 。当DS3231由VCC供电时,振荡器与EOSC位的状态无关,始终保持工作状态。

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610u|  楼主 | 2023-12-23 15:31 | 只看该作者
BIT6位:电池备份的方波使能(BBSOW)。温度转换不影响内部64 s更新周期。用户启动的温度转换在大约2 ms内不会影响BSY位。CONV位从写入开始直到转换完成一直保持为1,转换完后,CONV和BSY均变为0。在监视用户启动转换状态时,应使用CONV位。

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610u|  楼主 | 2023-12-23 15:31 | 只看该作者
BIT4和BIT3位:频率选择(RS2和RS1),初次上电时,BIT

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610u|  楼主 | 2023-12-23 15:31 | 只看该作者
当设定为逻辑1并且DS3231由VBAT引脚供电时,在没有加载VCC的情况下,该位使能方波输出。当BB-SQW设定为逻辑0时,若VCC降至低于电源故障门限值,则INT/SQW引脚变为高阻抗。初次上电时,该位清零(逻辑0)。

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610u|  楼主 | 2023-12-23 15:32 | 只看该作者
BIT5位:转换温度(CONV)。该位置为1时,强制温度传感器将温度转换成数字,并执行TCXO算法更新振荡器的电容阵列。只在空闲期间有效。状态位BSY=1时,禁止设定转换温度位。用户在强制控制器开始新的TCXO操作之前。应检查状态位BSY。用户启动的

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610u|  楼主 | 2023-12-23 15:32 | 只看该作者
4和BIT3设置为逻辑1。方波使能时用于控制方波输出的频率。RS1、RS2的逻辑值与方波输出频率的关系如表2所列。

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610u|  楼主 | 2023-12-23 15:32 | 只看该作者

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610u|  楼主 | 2023-12-23 15:32 | 只看该作者
BIT2位:中断控制(INTCN)。该位控制INT/SQW信号。INTCN置为0时,INT/SQW引脚输出方波;INTCN置为1时,若计时寄存器与任一个闹钟寄存器相匹配,则会触发INT/SQW信号(如果也使能闹钟的话)。匹配时相应的闹钟标志总是置位,而与INTCN位的状态无关。初次上电时,INTCN位置为逻辑1。

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16
610u|  楼主 | 2023-12-23 15:53 | 只看该作者
BIT1位:闹钟2中断使能(A2IE)。该位置为逻辑1时,允许状态寄存器中的闹钟2标志位(A2F)触发INT/SQW信号(当INTCN=1时)。当A2IE位置为0或者INTCN置为0时,A2F位不启动中断信号。初次上电时,A2IE位清零(逻辑0)。

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610u|  楼主 | 2023-12-23 15:54 | 只看该作者
BIT0位:闹钟1中断使能(A1IE)。该位置为逻辑1时,允许状态寄存器中的闹钟1标志位(A1F)触发INT/SQW信号(当INTCN=1时)。当A1IE位置为0或者INTCN置为0时,A1F位不启动INT/SQW信号。初次上电时,A1IE位清零(逻辑0)。

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610u|  楼主 | 2023-12-23 15:54 | 只看该作者
3. DS3231的电源控制

电源控制功能由温度补偿电压基准(VPF)和监视VCC电平的比较器电路提供。当VCC高于VPF时,DS3231由VCC供电,当VCC低于VPF但高于VBAT时,DS3231由VCC供电;当VCC低于VPF并低于VBAT时,DS3231由VBAT供电。为保护电池,VBAT首次加到器件时振荡器并不启动,除非加载VCC,或者向器件写入一个有效的I2C地址。典型的振荡器启动时间在1 s以内。在VCC加电后或者有效的I2C地址写入后大约2 s,器件会测量一次温度,并使用计算的修正值校准振荡器。一旦振荡器运行,只要电源(VCC或者VBAT)有效就会一直保持工作状态。器件每隔64 s进行一次温度测量并校准振荡器频率。

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19
610u|  楼主 | 2023-12-23 15:54 | 只看该作者
4. DS3231的时钟和日历RTC

可以通过读取适当的寄存器字节获得时钟和日历信息。通过写入适当的寄存器字节设定或者初始化时钟和日历数据。时钟和日历寄存器的内容采用二-十进制编码(BCD)格式。DS3231运行于12小时或者24小时模式。小时寄存器的第6位定义为12或24小时模式选择位。该位为高时,选择12小时模式。在12小时模式下,第5位为AM/PM指示位,逻辑高时为PM。

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20
610u|  楼主 | 2023-12-23 15:54 | 只看该作者
5. DS3231的复位按钮

DS3231具有连接至RST输出引脚的按钮开关功能。若DS3231不在复位周期,会持续监视RST信号的下降沿。如果检测到一个边沿转换,DS3231通过拉低RST完成开关去抖。内部定时器定时结束后,DS3231继续监视RST信号。如果信号依旧保持低电平,DS3231持续监视信号线以检测上升沿。一旦检测到按钮释放,DS3231强制RST为低电平并保持tRST。RST还可用于指示电源故障报警情况。当VCC低于VPF时,产生内部电源故障报警信号,并强制拉低RST引脚。当VCC返回至超过VPF电平时。RST保持低电平大约250 ms(tREC),使供电电源达到稳定。如果在VCC加载时,振荡器不工作,将跳过tREC,RST立刻变为高电平。

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