DS1307Z+T&R

تُعد DS1307Z+T&R من Analog Devices (Maxim Integrated/Dallas Semiconductor سابقًا) واحدة من أكثر الدوائر المتكاملة للساعة في الوقت الحقيقي استخدامًا في صناعة الإلكترونيات. وهي توفر ساعة/تقويم كامل مرمز BCD مع تعويض تلقائي للسنة الكبيسة، بالإضافة إلى 56 بايت من ذاكرة التخزين العشوائي غير المتطايرة غير المتطايرة المدعومة بالبطارية، ويمكن الوصول إليها جميعًا من خلال واجهة تسلسلية بسيطة I2C.

إن DS1307 هي شريحة Arduino RTC الكلاسيكية التي اشتهرت من خلال وحدات لوحة الاختراق DS1307 المستخدمة على نطاق واسع والتي تجمع بين DS1307 وبلورة 32.768 كيلوهرتز وبطارية خلية عملة CR2032. هذه الوحدات هي من بين حلول RTC الأكثر شيوعًا وبأسعار معقولة لمشاريع الهواة والصانعين.

توفر وظيفة الساعة/التقويم الثواني، والدقائق، والساعات (12 ساعة بتنسيق AM/PM أو 24 ساعة)، ويوم الأسبوع، والتاريخ، والشهر، والسنة. يتألف حقل السنة من رقمين (00-99) مع تعويض تلقائي للسنة الكبيسة، صالح حتى عام 2100. توجد سجلات الوقت والتاريخ في العناوين 00h-06h في خريطة السجل.

إن ال 56 بايت من ذاكرة التخزين العشوائي غير المتحرك SRAM (العناوين 08h-3Fh) مدعومة بالبطارية وتوفر دورات قراءة/كتابة غير محدودة، على عكس EEPROM التي لها قدرة محدودة على الكتابة. وهذا يجعل SRAM مناسبة لتخزين بيانات التكوين أو قيم المعايرة أو تسجيل البيانات التي تتغير بشكل متكرر.

تعمل واجهة I2C في الوضع القياسي (100 كيلوهرتز كحد أقصى). يعمل DS1307 دائمًا كجهاز تابع بعنوان ثابت 7 بت قدره 0x68 (ثنائي 1101000). تدعم الواجهة كلاً من عمليات الكتابة بالبايت والقراءة المتتابعة، مما يسمح بقراءة الوقت/التاريخ بالكامل في معاملة I2C واحدة.

تراقب دارة الكشف والتبديل التلقائي لفشل الطاقة والتبديل التلقائي لإمداد VCC. عندما ينخفض VCC إلى أقل من جهد البطارية (VBAT)، يتحول الجهاز تلقائيًا إلى طاقة البطارية، مما يحافظ على ضبط الوقت وبيانات SRAM. عادةً ما يكون التيار الاحتياطي للبطارية أقل من 500 نانو أمبير مع تشغيل المذبذب، مما يسمح لخلية عملة CR2032 (220 مللي أمبير في الساعة) بالحفاظ على ضبط الوقت لأكثر من 50 عامًا نظريًا (على الرغم من أن التفريغ الذاتي للبطارية يحد عادةً من العمر العملي إلى 5-10 سنوات).

يمكن لخرج الموجة المربعة القابلة للبرمجة (دبوس SQW/OUT) توليد أربعة ترددات: 1 هرتز و4.096 كيلوهرتز و8.192 كيلوهرتز و32.768 كيلوهرتز، يتم التحكم بها بواسطة بت RS0 وRS1 في سجل التحكم (العنوان 07h). يمكن أيضًا استخدام الإخراج كإخراج منطقي بسيط يتم التحكم فيه بواسطة بت OUT عند تعطيل الموجة المربعة. يعتبر خرج 1 هرتز مفيدًا بشكل خاص لتوليد مقاطعة مدتها ثانية واحدة لمزامنة ضبط الوقت في وحدة MCU.

يتطلب DS1307 بلورة خارجية 32.768 كيلو هرتز متصلة بين دبابيس X1 و X2. يجب وضع البلورة ومكثفات الحمل المرتبطة بها بالقرب من IC قدر الإمكان لتقليل السعة الطفيلية وضمان تذبذب موثوق به. سعة الحمل النموذجية لبلورة DS1307 هي 12.5 pF.

تشير لاحقة Z إلى الحزمة SOIC-8 (150 مل) ذات التركيب السطحي. تشير لاحقة زائد إلى الامتثال الخالي من الرصاص/النفايات. تشير لاحقة T&R إلى تغليف الشريط والبكرة لتجميع SMT الآلي. يتم تحديد إصدار نطاق درجات الحرارة التجارية (من 0 إلى 70 درجة مئوية) باللاحقة Z بدون حرف N؛ ويتم تحديد إصدار نطاق درجات الحرارة الصناعية (من -40 إلى 85 درجة مئوية) باللاحقة ZN.

تعمل DS1307Z+T&R كساعة I2C تابعة في الوقت الحقيقي مع بطارية احتياطية، وتحافظ على دقة الوقت والتاريخ من خلال مذبذب بلوري خارجي 32.768 كيلوهرتز.

دائرة المذبذب: يحتوي DS1307 على دائرة مذبذب داخلي يتطلب بلورة خارجية ذات شوكة ضبط 32.768 كيلوهرتز متصلة بين X1 و X2. يعمل المذبذب بشكل مستمر طالما أن الطاقة متوفرة من VCC أو VBAT. تشتمل دائرة المذبذب على مكثفات تحميل داخلية مصممة لبلورة ذات سعة تحميل 12.5 pF. يمكن تعطيل المذبذب عن طريق تعيين بت CH (إيقاف الساعة) (البت 7 من سجل الثواني في العنوان 00h) إلى 1؛ عندما يكون CH 0 (افتراضي بعد التشغيل مع VBAT صالح)، يعمل المذبذب بشكل طبيعي.

منطق الساعة/التقويم: يتم تقسيم خرج المذبذب 32.768 كيلو هرتز من خلال عداد تموج ثنائي مكون من 15 مرحلة لإنتاج علامة 1 هرتز. كل علامة 1 هرتز تزيد عداد الثواني. يتدحرج عداد الثواني عند 60 لزيادة الدقائق، والذي يتدحرج عند 60 لزيادة الساعات، وهكذا. يزداد عداد اليوم من الأسبوع عندما تتدحرج الساعات من 23 إلى 00 (منتصف الليل). تعتمد زيادة عداد التاريخ على الشهر والسنة (تعويض تلقائي للسنة الكبيسة لشهر فبراير). تُخزَّن جميع قيم الوقت والتاريخ بتنسيق BCD (عشري ثنائي الترميز) في خريطة السجل.

واجهة الرقيق I2C: يعمل DS1307 كجهاز I2C تابع مع عنوان ثابت مكون من 7 بتات من 0x68 (1101000 ثنائي). يبدأ السيد الاتصال عن طريق إرسال شرط START متبوعًا بعنوان الرقيق وبت R/W. بالنسبة لعمليات الكتابة، يرسل السيد مؤشر عنوان السجل متبوعًا بوحدات بايت البيانات. بالنسبة لعمليات القراءة، يكتب السيد أولاً مؤشر عنوان السجل، ثم يصدر START متكرر ويقرأ بايتات البيانات. تتم زيادة مؤشر عنوان السجل تلقائيًا بعد كل بايت مقروء، مما يسمح بقراءة الوقت/التاريخ بالكامل (7 بايت) في دفعة واحدة.

كشف فشل الطاقة والتبديل: يراقب الجهاز VCC باستمرار VCC. عندما ينخفض VCC إلى أقل من VBAT زائد 0.2 فولت تقريباً، يفصل مفتاح الطاقة الداخلي VCC ويوصل VBAT لتشغيل المذبذب و SRAM. في وضع النسخ الاحتياطي للبطارية هذا، يتم تعطيل واجهة I2C ويتم تشغيل دبوس SQW/OUT منخفضاً. عندما يرتفع VCC أعلى من VBAT زائد 0.2 فولت تقريباً، يعود الجهاز إلى طاقة VCC، وتصبح واجهة I2C نشطة، ويستأنف دبوس SQW/OUT وظيفته المبرمجة. يكون التبديل خاليًا من الخلل ولا يؤثر على دقة ضبط الوقت.

سجلات ضبط الوقت BCD: يتم تخزين الوقت والتاريخ في سبعة سجلات (00h-06h) بتنسيق BCD. يشغل كل رقم من الوقت/التاريخ رقمًا منفصلاً مكونًا من 4 بتات: على سبيل المثال، يخزن سجل الثواني رقم العشرات من الثواني في البتات 6-4 ورقم الوحدات في البتات 3-0. البت 7 من السجل 00h هو بت CH (توقف الساعة). البت 6 من السجل 02h هو اختيار وضع 12/24 ساعة. في وضع 12 ساعة، البت 5 هو مؤشر AM/PM. سجل يوم من أيام الأسبوع (03h) هو عداد بسيط من 1 إلى 7 يتزايد عند منتصف الليل.

خرج الموجة المربعة: يمكن لدبوس SQW/OUT توليد موجة مربعة عند أحد الترددات الأربعة (1 هرتز، 4.096 كيلوهرتز، 8.192 كيلوهرتز، 32.768 كيلوهرتز) عند ضبط بت SQWE (البت 4 من سجل التحكم عند 07h) على 1. يتم تحديد التردد بواسطة بت RS1:RS0 (البتات 1:0 من سجل التحكم). عندما تكون SQWE 0، يُخرج دبوس SQWW/OUT المستوى المنطقي المبرمج في بت OUT (البت 7 من سجل التحكم).

NV SRAM: ذاكرة التخزين العشوائي غير المتحرك SRAM بسعة 56 بايت (العناوين 08h-3Fh) هي ذاكرة قراءة/كتابة للأغراض العامة يتم الاحتفاظ بها بواسطة بطارية احتياطية عند تعطل VCC. على عكس EEPROM، لا توجد حدود لدورة الكتابة أو تأخيرات في الكتابة، مما يجعلها مناسبة للبيانات التي يتم تحديثها بشكل متكرر مثل إعدادات الإنذار أو قيم المعايرة أو السجلات المتجددة.