DS3231 Echtzeituhr mit I2C-Kommunikation

Ein mikrogesteuertes Gerät ist in der Lage, die Zeit sehr präzise zu steuern, insbesondere im menschlichen Maßstab. Es ist jedoch im Hinblick auf den Verbrauch sehr teuer, es „pünktlich“ zu halten und damit in Betrieb zu halten. Daher ist es üblich, einen Schaltkreis zu haben, der diese Zeit benötigt. a Komponente, die in der Lage ist, diese Aufgabe autonom auszuführen und einen sehr geringen Verbrauch beizubehalten, um sie über einen langen Zeitraum mit einer kleinen Batterie versorgen zu können. Diese Geräte heißen Echtzeituhren (RTC)

Externer BetriebDas heißt, der Benutzer (bzw. die Schaltung) ist einer Echtzeituhr sehr ähnlich. Wenn sie auch die Kommunikation teilen, ist I2C bei den populären beliebt, lässt sich verallgemeinern genug, wenn man seine Ausbeutung beschreibt.

So wie sie alle einen typischen Anwendungsschaltplan oder eine ähnliche Kommunikation gemeinsam haben, teilen sie auch ein Paar (relativer) inconvenientes. Einerseits seines Präzision Normalerweise ist er moderat und für den Einsatz im menschlichen Maßstab geeignet, erfordert jedoch eine Kalibrierung, um innerhalb akzeptabler Werte zu bleiben. Ein charakteristischer Wert liegt normalerweise bei etwa ±5 Teilen pro Million (ppm), was sehr ungefähr ±5 Minuten pro Jahr entsprechen kann; zulässig, wenn ein Synchronisationsprotokoll eingerichtet ist. Der Nachteil besteht darin, dass die Präzision je nach Modus stark abnimmt Temperaturschwankungen und es ist nicht ungewöhnlich, dass er sich unter bestimmten Umständen mit 10 (oder mehr) multipliziert.

Wie viele andere Komponenten benötigen auch Echtzeituhren eine Oszillator mit dem man arbeiten kann (verantwortlich für die Präzision, von der ich zuvor gesprochen habe). Es ist nicht so, dass der Besitz eines Oszillators an sich eine Unannehmlichkeit ist, aber es wird eine weitere Komponente sein, die der Schaltung hinzugefügt werden muss und Platz benötigt, oder alternativ eine andere Berechnung zu tun, um die gesamte Schaltung auf einer bestimmten Grundfrequenz zu halten.

Es gibt andere, offensichtlichere Nachteile, wie z. B. den Verbrauch und daher Akkulaufzeit Dadurch werden die Zeit und die Konfiguration beibehalten. Da es sich um etwas Universelles handelt (wenn auch logisch unregelmäßig verteilt), wird es normalerweise beim Entwurf von Geräten mit RTC berücksichtigt und stellt kein spezifisches Problem dar.

Die Echtzeituhr, die ich in diesem Artikel beschreibe, ist die DS3231, löst die Notwendigkeit eines externen Oszillators und die Präzisionsnachteile durch die Verwendung eines internen Oszillators und des Technologie von Temperaturkompensierter Quarzoszillator (TCXO) Eine im internen Speicher der Komponente abgelegte Tabelle bestimmt, wie die Zeit je nach Temperatur und Betriebszeit (Alter) des Geräts ausgeglichen wird. Mit dieser Technik wird laut Datenblatt eine Genauigkeit von ±3.5 ppm im industriellen Temperaturbereich von -40°C bis +85°C bzw. ±2 ppm im kommerziellen Temperaturbereich erreicht.

Normalerweise enthalten Echtzeituhren eine kleine Speicher Hier können Sie häufig verwendete Dinge speichern, beispielsweise ein paar Alarmstunden. Es ist auch nicht ungewöhnlich, dass für andere, etwas spezifischere Zeitanwendungen mehr Speicher benötigt wird, weshalb dieser normalerweise in typischen Anwendungen oder in einigen Versionen integrierter Anwendungen sogar intern hinzugefügt wird. Zum Beispiel er DS3232 Es ist das gleiche wie der betreffende DS3231, jedoch mit 236 Bytes SRAM die ebenso wie Datum und Uhrzeit mit der Pufferbatterie des Geräts gespeichert werden.

Das habe ich am Anfang gesagt Kommunikation zwischen Schaltkreisen (I²C, für Inter-Integrated Circuit) ist eine der beliebtesten und am häufigsten vorkommenden, obwohl es auch wahr ist, dass in bestimmten Situationen die Kommunikation SPI (serielle Peripherieschnittstelle) Sie könnten eine bessere Alternative sein; In solchen Fällen gibt es äquivalente Versionen, zum Beispiel die DS3234 gegenüber der DS3231, die ersetzen I²C von SPI.

Al Temperatur messen um den Betrieb der zu kompensieren RTCDieses Gerät kann auch als Thermometer innerhalb der Baugruppe selbst verwendet werden. Obwohl die zurückgegebenen Werte in Viertelgradintervallen dargestellt werden, seine Präzision ist nicht sehr gut, ±3°C laut Datenblatt. Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass die Temperatur auf der Leiterplatte gemessen wird und sich die Komponenten ohne große Kontrolle erwärmen, diese Maßnahme ist ausreichend in vielen Fällen, besonders wenn es interessant ist Trend messen und nicht nur die genaue Temperatur im Handumdrehen. Andererseits ist die Temperatur jederzeit abrufbar, wird jedoch aus einem Register gelesen, das nur alle 64 Sekunden aktualisiert wird. genug, um die Entwicklung über einen langen Zeitraum zu zeigen, nicht ausreichend, um die Temperatur eines Augenblicks zu kennen.

RTC DS3231 Pinbelegung

Typische Schaltung für die Verwendung des RTC DS3231