DS3231 นาฬิกาเรียลไทม์พร้อมการสื่อสาร I2C

อุปกรณ์ควบคุมไมโครสามารถควบคุมเวลาได้อย่างแม่นยำมากโดยเฉพาะในระดับมนุษย์ แต่การรักษาให้ "ตรงเวลา" และดังนั้นจึงทำงานอยู่นั้นมีราคาแพงมากในแง่ของการบริโภค ดังนั้นจึงเป็นเรื่องปกติที่จะมีวงจรที่ต้องใช้เวลา ส่วนประกอบที่สามารถดำเนินงานนี้ได้ด้วยตนเองและรักษาอัตราการสิ้นเปลืองพลังงานที่ต่ำมากเพื่อให้สามารถจ่ายไฟด้วยแบตเตอรี่ขนาดเล็กได้เป็นเวลานาน อุปกรณ์เหล่านี้มีชื่อว่า นาฬิกาเรียลไทม์ (RTC)

การดำเนินงานภายนอกนั่นคือหันหน้าไปทางผู้ใช้ (หรือวงจร) ของนาฬิกาเรียลไทม์ในลักษณะที่คล้ายกันมาก หากพวกเขาแบ่งปันการสื่อสารด้วย I2C ก็ได้รับความนิยมในหมู่ผู้คนยอดนิยม สามารถสรุปได้ เพียงพอแล้วเมื่ออธิบายถึงการแสวงหาผลประโยชน์

เช่นเดียวกับที่พวกเขาทั้งหมดแบ่งปันแผนภาพวงจรการใช้งานทั่วไปหรือการสื่อสารที่คล้ายคลึงกัน พวกเขายังแบ่งปันคู่ของ (ญาติ) ความไม่สะดวก. ในด้านหนึ่งของเขา ความถูกต้อง โดยทั่วไปจะอยู่ในระดับปานกลาง เหมาะสำหรับการใช้งานในระดับมนุษย์ แต่ต้องมีการสอบเทียบให้คงอยู่ภายในค่าที่ยอมรับได้ ค่าคุณลักษณะโดยปกติจะอยู่ที่ประมาณ ±5 ส่วนในล้านส่วน (ppm) ซึ่งโดยประมาณมากอาจเท่ากับ ±5 นาทีต่อปี ยอมรับได้หากมีการสร้างโปรโตคอลการซิงโครไนซ์ ข้อเสียเปรียบคือความแม่นยำจะลดลงอย่างรวดเร็วขึ้นอยู่กับ ความผันแปรของอุณหภูมิ และไม่ใช่เรื่องแปลกที่จะคูณด้วย 10 (หรือมากกว่า) ในบางกรณี

เช่นเดียวกับส่วนประกอบอื่นๆ นาฬิกาแบบเรียลไทม์จำเป็นต้องมี ออสซิลเลเตอร์ (รับผิดชอบเรื่องความแม่นยำที่ผมพูดถึงไปแล้ว) ไม่ใช่ว่าการมีออสซิลเลเตอร์จะทำให้ไม่สะดวกในตัวเองแต่จะเป็นอีกองค์ประกอบหนึ่งที่ต้องเพิ่มเข้าไปในวงจรซึ่งต้องใช้พื้นที่หรืออีกวิธีหนึ่งคือการคำนวณแบบอื่น ต้องทำเพื่อรักษาวงจรทั้งหมดด้วยความถี่พื้นฐานที่แน่นอน

ยังมีข้อเสียอื่น ๆ ที่เห็นได้ชัดเจนกว่า เช่น การบริโภค เป็นต้น อายุแบตเตอรี่ ที่รักษาเวลาและการกำหนดค่า ซึ่งเนื่องจากเป็นสิ่งที่เป็นสากลมากกว่า (แม้ว่าจะมีการกระจายทางตรรกะอย่างไม่สม่ำเสมอ) มักจะถูกพิจารณาในการออกแบบอุปกรณ์ที่รวม RTC และไม่ใช่ปัญหาเฉพาะ

นาฬิกาเรียลไทม์ที่ฉันอธิบายในบทความนี้คือ DS3231แก้ปัญหาความต้องการออสซิลเลเตอร์ภายนอกและข้อบกพร่องด้านความแม่นยำโดยใช้ออสซิลเลเตอร์ภายในและ เทคโนโลยีของ ออสซิลเลเตอร์คริสตัลชดเชยอุณหภูมิ (TCXO) ตารางที่จัดเก็บไว้ในหน่วยความจำภายในของส่วนประกอบจะกำหนดวิธีชดเชยเวลาตามอุณหภูมิและเวลาทำงาน (อายุ) ของอุปกรณ์ ตามเอกสารข้อมูล เทคนิคนี้ทำให้ได้ความแม่นยำ ±3.5 ppm ในช่วงอุณหภูมิอุตสาหกรรม ตั้งแต่ -40°C ถึง +85°C หรือ ±2 ppm ในช่วงอุณหภูมิเชิงพาณิชย์

โดยปกติแล้ว นาฬิกาแบบเรียลไทม์จะมีขนาดเล็ก หน่วยความจำ เพื่อจัดเก็บสิ่งของทั่วไปที่ใช้งานอยู่ เช่น เวลาปลุกสองสามชั่วโมง ไม่ใช่เรื่องแปลกที่จะต้องใช้หน่วยความจำเพิ่มเติมสำหรับแอปพลิเคชันอื่นๆ ที่มีความเฉพาะเจาะจงมากกว่า ซึ่งเป็นสาเหตุว่าทำไมจึงมักเพิ่มหน่วยความจำลงในแอปพลิเคชันทั่วไป หรือแม้แต่ภายในในแอปพลิเคชันที่รวมเข้าด้วยกันบางเวอร์ชัน ตัวอย่างเช่นเขา DS3232 มันเหมือนกับ DS3231 ที่เป็นปัญหา แต่มี 236 ไบต์ SRAM ซึ่งจะถูกรักษาเช่นวันที่และเวลาด้วยแบตเตอรี่สำรองของอุปกรณ์

ผมบอกไว้ตั้งแต่ต้นแล้วว่า การสื่อสารระหว่างวงจร (I²C สำหรับวงจรรวมระหว่างกัน) เป็นหนึ่งในความนิยมมากที่สุดและปรากฏบ่อยที่สุดถึงแม้ว่ามันจะเป็นความจริงที่ว่าในการตั้งค่าบางอย่างของการสื่อสารก็ตาม SPI (อินเทอร์เฟซอุปกรณ์ต่อพ่วงแบบอนุกรม) อาจเป็นทางเลือกที่ดีกว่า ในกรณีดังกล่าว จะมีเวอร์ชันที่เทียบเท่ากัน เช่น DS3234 ที่เกี่ยวข้องกับ DS3231 ซึ่งมาแทนที่ I²C โดย SPI.

Al วัดอุณหภูมิ เพื่อชดเชยการดำเนินงานของ RTCอุปกรณ์นี้ยังสามารถใช้เป็นเทอร์โมมิเตอร์ภายในชุดประกอบได้ด้วย แม้ว่าค่าที่ส่งคืนจะแสดงในช่วงไตรมาสระดับ ความแม่นยำของมันไม่ค่อยดีนัก, ±3°C ตามเอกสารข้อมูล โดยคำนึงถึงว่าจะมีการวัดอุณหภูมิบนแผงวงจรพร้อมกับส่วนประกอบที่ร้อนขึ้นโดยไม่มีการควบคุมมากนัก มาตรการนี้ก็เพียงพอแล้ว ในหลายกรณีโดยเฉพาะหากสิ่งที่น่าสนใจก็คือ วัดแนวโน้ม และไม่ใช่แค่อุณหภูมิที่แน่นอนในทันที ในทางกลับกัน อุณหภูมิสามารถปรึกษาได้ตลอดเวลาแต่จะอ่านจากรีจิสเตอร์ที่อัพเดตทุกๆ 64 วินาทีเท่านั้น เพียงพอที่จะแสดงวิวัฒนาการในระยะเวลาอันยาวนานไม่เพียงพอที่จะรู้อุณหภูมิชั่วขณะหนึ่งได้

RTC DS3231 พินเอาท์

วงจรทั่วไปสำหรับการใช้ RTC DS3231