DS3231 Ρολόι πραγματικού χρόνου με επικοινωνίες I2C

Μια μικροελεγχόμενη συσκευή είναι ικανή για πολύ ακριβή έλεγχο του χρόνου, ειδικά σε ανθρώπινη κλίμακα, αλλά η διατήρησή της «στην ώρα της» και επομένως η λειτουργία της είναι πολύ ακριβή από άποψη κατανάλωσης, επομένως είναι σύνηθες να υπάρχει ένα κύκλωμα που απαιτεί χρόνο. εξάρτημα ικανό να εκτελεί αυτό το έργο αυτόνομα και να διατηρεί πολύ χαμηλή κατανάλωση για να μπορεί να το τροφοδοτεί με μια μικρή μπαταρία για μεγάλο χρονικό διάστημα. Αυτές οι συσκευές ονομάζονται ρολόγια πραγματικού χρόνου (RTC)

Εξωτερική λειτουργία, δηλαδή, κοιτάζοντας τον χρήστη (ή το κύκλωμα) των ρολογιών πραγματικού χρόνου είναι πολύ παρόμοια. Εάν μοιράζονται επίσης επικοινωνίες, το I2C είναι δημοφιλές μεταξύ των δημοφιλών, μπορεί να γενικευτεί αρκετά όταν περιγράφεται η εκμετάλλευσή του.

Ακριβώς όπως όλοι μοιράζονται ένα τυπικό διάγραμμα κυκλώματος εφαρμογής ή παρόμοια επικοινωνία, μοιράζονται επίσης ένα ζεύγος (σχετικό) δυσκολίες. Από τη μια, το δικό του ακρίβεια Είναι συνήθως μέτριο, κατάλληλο για χρήση σε ανθρώπινη κλίμακα αλλά απαιτεί βαθμονόμηση για να παραμείνει εντός αποδεκτών τιμών. Μια χαρακτηριστική τιμή είναι συνήθως περίπου ±5 μέρη ανά εκατομμύριο (ppm) που, πολύ περίπου, μπορεί να αντιστοιχεί σε ±5 λεπτά ανά έτος. είναι αποδεκτό εάν έχει καθιερωθεί πρωτόκολλο συγχρονισμού. Το μειονέκτημα είναι ότι η ακρίβεια πέφτει απότομα ανάλογα με το διακυμάνσεις θερμοκρασίας και δεν είναι ασυνήθιστο να πολλαπλασιάζεται επί 10 (ή περισσότερο) σε ορισμένες περιπτώσεις.

Όπως πολλά άλλα στοιχεία, τα ρολόγια πραγματικού χρόνου χρειάζονται α ταλαντωτής με το οποίο να λειτουργήσει (υπεύθυνος για την ακρίβεια που έλεγα πριν).Δεν είναι ότι το να έχεις ταλαντωτή είναι από μόνο του ταλαιπωρία αλλά θα είναι άλλο εξάρτημα για προσθήκη στο κύκλωμα που θα χρειαστεί χώρο ή εναλλακτικά άλλος υπολογισμός να κάνετε για να διατηρήσετε ολόκληρο το κύκλωμα με μια συγκεκριμένη συχνότητα βάσης.

Υπάρχουν και άλλα πιο εμφανή μειονεκτήματα, όπως η κατανάλωση και άρα διάρκεια ζωής της μπαταρίας που διατηρεί το χρόνο και τη διαμόρφωση, που επειδή είναι κάτι πιο καθολικό (αν και λογικά ακανόνιστα κατανεμημένο) συνήθως λαμβάνεται υπόψη στη σχεδίαση συσκευών που ενσωματώνουν RTC και δεν αποτελεί συγκεκριμένο πρόβλημα.

Το ρολόι πραγματικού χρόνου που περιγράφω σε αυτό το άρθρο, το DS3231, λύνει την ανάγκη για έναν εξωτερικό ταλαντωτή και τα μειονεκτήματα ακρίβειας χρησιμοποιώντας έναν εσωτερικό και το τεχνολογία της Ταλαντωτής κρυστάλλων με αντιστάθμιση θερμοκρασίας (TCXO) Ένας πίνακας που είναι αποθηκευμένος στην εσωτερική μνήμη του στοιχείου καθορίζει τον τρόπο αντιστάθμισης του χρόνου με βάση τη θερμοκρασία και τον χρόνο λειτουργίας (ηλικία) της συσκευής. Με αυτήν την τεχνική, σύμφωνα με το φύλλο δεδομένων, επιτυγχάνεται ακρίβεια ±3.5 ppm στη βιομηχανική περιοχή θερμοκρασίας, από -40°C έως +85°C ή ±2 ppm στην εμπορική περιοχή θερμοκρασιών.

Συνήθως, τα ρολόγια πραγματικού χρόνου περιλαμβάνουν ένα μικρό μνήμη όπου μπορείτε να αποθηκεύσετε κοινά πράγματα που χρησιμοποιούνται, όπως μερικές ώρες αφύπνισης. Επίσης, δεν είναι ασυνήθιστο να χρειάζεται περισσότερη μνήμη για άλλες, κάπως πιο συγκεκριμένες χρονικές εφαρμογές, γι' αυτό συνήθως προστίθεται σε τυπικές εφαρμογές ή ακόμα και εσωτερικά σε ορισμένες εκδόσεις ενσωματωμένων. Για παράδειγμα, αυτός DS3232 Είναι το ίδιο με το εν λόγω DS3231 αλλά με 236 byte SRAM τα οποία διατηρούνται επίσης, όπως η ημερομηνία και η ώρα, με την εφεδρική μπαταρία της συσκευής.

Το είπα στην αρχή επικοινωνία μεταξύ κυκλωμάτων (I²C, για Inter-Integrated Circuit) είναι ένα από τα πιο δημοφιλή και πιο συχνά παρόντα, αν και είναι επίσης αλήθεια ότι σε ορισμένες ρυθμίσεις οι επικοινωνίες SPI (σειριακή περιφερειακή διεπαφή) Μπορεί να είναι μια καλύτερη εναλλακτική λύση. Σε τέτοιες περιπτώσεις υπάρχουν ισοδύναμες εκδόσεις, για παράδειγμα η DS3234 σε σχέση με την DS3231, που αντικαθιστούν I²C με SPI.

Al μετρήστε τη θερμοκρασία για να αντισταθμίσει τη λειτουργία του RTC, αυτή η συσκευή μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως θερμόμετρο μέσα στο ίδιο το συγκρότημα. Αν και οι τιμές που επιστρέφει παρουσιάζονται σε διαστήματα τετάρτου μοιρών, η ακρίβειά του δεν είναι πολύ καλή, ±3°C σύμφωνα με το φύλλο δεδομένων. Λαμβάνοντας υπόψη ότι η θερμοκρασία θα μετρηθεί στην πλακέτα κυκλώματος, μαζί με τα εξαρτήματα που θερμαίνονται χωρίς πολύ έλεγχο, αυτό το μέτρο είναι αρκετό σε πολλές περιπτώσεις, ειδικά αν αυτό που είναι ενδιαφέρον είναι μετρήστε την τάση και όχι μόνο ακριβής θερμοκρασία σε μια στιγμή. Από την άλλη πλευρά, η θερμοκρασία είναι πάντα διαθέσιμη για εξέταση, αλλά διαβάζεται από ένα μητρώο που ενημερώνεται μόνο κάθε 64 δευτερόλεπτα, αρκετά για να δείξει την εξέλιξη για μεγάλο χρονικό διάστημα, ανεπαρκής για να γνωρίζουμε τη θερμοκρασία μιας στιγμής.

RTC DS3231 Pinout

Τυπικό κύκλωμα για τη χρήση του RTC DS3231