DS3231 ساعة الوقت الحقيقي مع اتصالات I2C

جهاز التحكم الدقيق قادر على التحكم الدقيق بالوقت، خاصة على المستوى البشري، ولكن الحفاظ عليه "في الوقت المحدد" وبالتالي تشغيله، يعد مكلفًا للغاية من حيث الاستهلاك، لذلك من الشائع أن يكون لديك دائرة تتطلب الوقت. مكون قادر على تنفيذ هذه المهمة بشكل مستقل والحفاظ على استهلاك منخفض جدًا ليتمكن من تشغيله ببطارية صغيرة لفترة طويلة. تسمى هذه الأجهزة ساعات الوقت الحقيقي (RTC)

عملية خارجية، أي أن مواجهة المستخدم (أو الدائرة) لساعات الوقت الفعلي متشابهة جدًا. إذا كانوا يتشاركون أيضًا في الاتصالات، فإن I2C يحظى بشعبية كبيرة بين الأشخاص المشهورين، يمكن تعميمها يكفي عند وصف استغلالها.

تمامًا كما يشتركون جميعًا في مخطط دائرة التطبيق النموذجي أو اتصالات مماثلة، فإنهم يتشاركون أيضًا في زوج من (نسبي) إزعاج. من ناحية له دقة وهي عادة ما تكون معتدلة ومناسبة للاستخدام على نطاق بشري ولكنها تتطلب معايرة لتظل ضمن القيم المقبولة. عادة ما تكون القيمة المميزة حوالي ±5 أجزاء في المليون (جزء في المليون) والتي، تقريبًا جدًا، يمكن أن تتوافق مع ±5 دقائق سنويًا؛ مقبول إذا تم إنشاء بروتوكول المزامنة. العيب هو أن الدقة تنخفض بشكل حاد اعتمادًا على تغيرات درجة الحرارة وليس من غير المألوف أن تتضاعف في 10 (أو أكثر) في ظروف معينة.

مثل العديد من المكونات الأخرى، تحتاج ساعات الوقت الفعلي إلى مذبذب التي يجب العمل بها (المسؤولة عن الدقة التي كنت أتحدث عنها من قبل). لا يعني ذلك أن وجود مذبذب يمثل إزعاجًا في حد ذاته، ولكنه سيكون مكونًا آخر يجب إضافته إلى الدائرة التي ستحتاج إلى مساحتها أو، بدلاً من ذلك، حساب آخر ما يجب القيام به للحفاظ على الدائرة بأكملها بتردد أساسي معين.

هناك عيوب أخرى أكثر وضوحا، مثل الاستهلاك وبالتالي عمر البطارية الذي يحافظ على الوقت والتكوين، والذي نظرًا لأنه شيء أكثر عالمية (على الرغم من أنه موزع بشكل غير منتظم منطقيًا) يتم أخذه في الاعتبار عادةً في تصميم الأجهزة التي تتضمن RTC ولا يمثل مشكلة محددة.

ساعة الوقت الحقيقي التي أصفها في هذه المقالة، هي DS3231، يحل الحاجة إلى مذبذب خارجي وعيوب الدقة باستخدام مذبذب داخلي و تكنولوجيا مذبذب بلوري معوض بدرجة الحرارة (TCXO) يحدد الجدول المخزن في الذاكرة الداخلية للمكون كيفية تعويض الوقت بناءً على درجة الحرارة ووقت التشغيل (العمر) للجهاز. باستخدام هذه التقنية، وفقًا لورقة البيانات، يتم تحقيق دقة تبلغ ±3.5 جزء في المليون في نطاق درجة الحرارة الصناعية، من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، أو ±2 جزء في المليون في نطاق درجة الحرارة التجارية.

عادةً ما تتضمن ساعات الوقت الفعلي عددًا صغيرًا ذاكرة لتخزين الأشياء الشائعة قيد الاستخدام، مثل بضع ساعات منبه. كما أنه ليس من غير المألوف أن تحتاج إلى المزيد من الذاكرة لتطبيقات زمنية أخرى أكثر تحديدًا إلى حد ما، ولهذا السبب تتم إضافتها عادةً في التطبيقات النموذجية أو حتى داخليًا في بعض إصدارات التطبيقات المتكاملة. على سبيل المثال، هو DS3232 إنه نفس DS3231 المعني ولكن بسعة 236 بايت SRAM والتي يتم الحفاظ عليها أيضًا، مثل التاريخ والوقت، باستخدام البطارية الاحتياطية للجهاز.

قلت في البداية ذلك التواصل بين الدوائر (I²C، للدوائر المتكاملة) هي واحدة من أكثر وسائل الاتصال شيوعًا والأكثر تواجدًا، على الرغم من أنه من الصحيح أيضًا أنه في بعض الإعدادات يتم إجراء الاتصالات SPI (الواجهة الطرفية التسلسلية) قد تكون بديلاً أفضل؛ في مثل هذه الحالات توجد إصدارات مكافئة، على سبيل المثال DS3234 فيما يتعلق بـ DS3231، والتي تحل محل I²C بواسطة SPI.

Al ميدير لا تمبراتورا للتعويض عن تشغيل RTC، يمكن أيضًا استخدام هذا الجهاز كمقياس حرارة داخل المجموعة نفسها. على الرغم من أن القيم التي ترجعها معروضة على فترات ربع درجة، دقتها ليست جيدة جدا، ± 3 درجة مئوية وفقًا لورقة البيانات. مع الأخذ في الاعتبار أنه سيتم قياس درجة الحرارة على لوحة الدائرة الكهربائية، بالإضافة إلى تسخين المكونات دون تحكم كبير، وهذا التدبير يكفي في كثير من الحالات، خاصة إذا كان ما هو مثير للاهتمام قياس الاتجاه وليس فقط درجة الحرارة المحددة في لحظة. من ناحية أخرى، درجة الحرارة متاحة دائمًا للرجوع إليها ولكن تتم قراءتها من سجل يتم تحديثه كل 64 ثانية فقط. يكفي لإظهار التطور على مدى فترة طويلة، غير كافية لمعرفة درجة الحرارة لحظة واحدة.

RTC DS3231 بينوت

دائرة نموذجية لاستخدام RTC DS3231